DE112020004109T5 - Methods and systems for semiconductor metrology based on soft X-ray reflectometry with wavelength resolution - Google Patents
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Abstract
Es werden Verfahren und Systeme zur Messung von Struktur- und Materialeigenschaften von Halbleiterstrukturen basierend auf wellenlängenaufgelöster, weicher Röntgenreflektometrie (WR-SXR) bei mehreren Beugungsordnungen vorgestellt. WR-SXR-Messungen sind simultane Hochdurchsatzmessungen über mehrere Beugungsordnungen mit großer spektraler Breite. Die Verfügbarkeit von wellenlängenaufgelösten Signalinformationen bei jeder der mehreren Beugungsordnungen verbessert die Messgenauigkeit und den Durchsatz. Jede von null verschiedene Beugungsordnung enthält mehrere Messpunkte, wobei jeder unterschiedliche Messpunkt einer anderen Wellenlänge zugeordnet ist. In einigen Ausführungsformen werden WR-SXR-Messungen mit Röntgenstrahlungsenergie in einem Bereich von 10-5.000 Elektronenvolt bei streifenden Einfallswinkeln in einem Bereich von 1-45 Grad durchgeführt. In einigen Ausführungsformen wird der Beleuchtungsstrahl so gesteuert, dass er eine relativ hohe Divergenz in einer Richtung und eine relativ geringe Divergenz in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung aufweist. In einigen Ausführungsformen werden mehrere Detektoren eingesetzt, von denen jeder unterschiedliche Beugungsordnungen erfasst.Methods and systems for measuring structural and material properties of semiconductor structures based on wavelength-resolved soft X-ray reflectometry (WR-SXR) at several diffraction orders are presented. WR-SXR measurements are simultaneous high-throughput measurements over several diffraction orders with a large spectral width. The availability of wavelength-resolved signal information at each of the multiple diffraction orders improves measurement accuracy and throughput. Each non-zero diffraction order contains multiple measurement points, each different measurement point being associated with a different wavelength. In some embodiments, WR-SXR measurements are performed with X-ray energy in a range of 10-5,000 electron volts at grazing angles of incidence in a range of 1-45 degrees. In some embodiments, the illumination beam is steered to have relatively high divergence in one direction and relatively low divergence in a second direction orthogonal to the first direction. In some embodiments, multiple detectors are used, each detecting different diffraction orders.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf Röntgenmetrologiesysteme und -verfahren und insbesondere auf Verfahren und Systeme für eine verbesserte Messgenauigkeit.The described embodiments relate to x-ray metrology systems and methods, and more particularly to methods and systems for improved measurement accuracy.
HINTERGRUNDINFORMATIONBACKGROUND INFORMATION
Halbleiterbauelemente wie Logik- und Speicherbauelemente werden typischerweise durch eine Folge von Verarbeitungsschritten hergestellt, die auf eine Probe angewendet werden. Die verschiedenen Merkmale und mehreren strukturellen Ebenen der Halbleiterbauelemente werden durch diese Verarbeitungsschritte gebildet. Lithographie ist beispielsweise ein Halbleiterherstellungsprozess unter anderen, der das Erzeugen eines Musters auf einem Halbleiterwafer beinhaltet. Zusätzliche Beispiele von Halbleiterherstellungsprozessen umfassen chemischmechanisches Polieren, Ätzen, Abscheidung und Ionenimplantation, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mehrere Halbleiterbauelemente können auf einem einzigen Halbleiterwafer hergestellt und dann in einzelne Halbleiterbauelemente getrennt werden.Semiconductor devices such as logic and memory devices are typically fabricated through a series of processing steps applied to a sample. The various features and multiple structural levels of the semiconductor devices are formed through these processing steps. For example, lithography is one semiconductor manufacturing process among others that involves creating a pattern on a semiconductor wafer. Additional examples of semiconductor fabrication processes include, but are not limited to, chemical mechanical polishing, etching, deposition, and ion implantation. Multiple semiconductor devices can be fabricated on a single semiconductor wafer and then separated into individual semiconductor devices.
Metrologieprozesse werden bei verschiedenen Schritten während eines Halbleiterherstellungsprozesses verwendet, um Defekte auf Wafern zu erkennen, um eine höhere Ausbeute zu erreichen. Zur Charakterisierung kritischer Abmessungen, Schichtdicken, Zusammensetzung und anderer Parameter von nanoskaligen Strukturen werden gemeinhin eine Anzahl von auf Metrologie basierenden Techniken verwendet, darunter Implementierungen von Scatterometrie und Reflektometrie und zugeordneter Analysealgorithmen.Metrology processes are used at various steps during a semiconductor manufacturing process to detect defects on wafers to achieve higher yields. A number of metrology-based techniques, including implementations of scatterometry and reflectometry and associated analysis algorithms, are commonly used to characterize critical dimensions, layer thicknesses, composition and other parameters of nanoscale structures.
Herkömmlicherweise werden Scatterometrie-Messungen der kritischen Dimension an Zielen durchgeführt, die aus dünnen Schichten und/oder sich wiederholenden periodischen Strukturen bestehen. Während der Herstellung der Bauelemente repräsentieren diese Schichten und periodischen Strukturen typischerweise die tatsächliche Bauelementgeometrie und Materialstruktur oder ein Zwischendesign. Da sich Bauelemente (z. B. Logik- und Speicherbauelemente) in Richtung kleinerer Abmessungen im Nanometerbereich bewegen, wird die Charakterisierung schwieriger. Bauelemente mit komplexer dreidimensionaler Geometrie und Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften tragen zur Schwierigkeit der Charakterisierung bei.Conventionally, critical dimension scatterometry measurements are performed on targets composed of thin layers and/or repeating periodic structures. During device fabrication, these layers and periodic structures typically represent the actual device geometry and material structure or an intermediate design. As devices (e.g., logic and memory devices) move toward smaller, nanometer-scale dimensions, characterization becomes more difficult. Devices with complex three-dimensional geometry and materials with different physical properties add to the difficulty of characterization.
Genaue Informationen über die Materialzusammensetzung und Form von Nanostrukturen sind in der Prozessentwicklungsumgebung einer hochmodernen Front-End-Halbleiterfabrikationseinrichtung begrenzt. Scatterometrische optische Metrologiesysteme beruhen auf genauen geometrischen und Dispersionsmodellen, um Messfehler zu vermeiden. Bei begrenztem a priori verfügbarem Wissen über die Materialzusammensetzung und Form von Nanostrukturen ist die Entwicklung und Validierung von Messrezepten ein langsamer und mühsamer Prozess. Zum Beispiel werden Querschnitts-Transmissionselektronenmikroskopie-(TEM)-Bilder verwendet, um die Entwicklung von optischen Scatterometriemodellen zu leiten, aber die TEM-Bildgebung ist langsam und destruktiv.Accurate information about the material composition and shape of nanostructures is limited in the process development environment of a state-of-the-art front-end semiconductor fabrication facility. Scatterometric optical metrology systems rely on accurate geometric and dispersion models to avoid measurement errors. With limited a priori knowledge about the material composition and shape of nanostructures, the development and validation of measurement recipes is a slow and tedious process. For example, cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) images are used to guide the development of optical scatterometry models, but TEM imaging is slow and destructive.
Scatterometrische optische Metrologieinstrumente, die infrarotes bis sichtbares Licht verwenden, messen Beugungssignale nullter Ordnung von Strukturen im Subwellenlängenbereich. Da die kritischen Abmessungen von Bauelementen weiter schrumpfen, nehmen die Empfindlichkeit und die Leistungsfähigkeit der scatterometrischen optischen Metrologie ab. Wenn absorbierende Materialien in der zu messenden Struktur vorhanden sind, begrenzen Penetration und Streuung von Beleuchtungslicht im optischen Bereich (z. B. 0,5 - 10 eV) die Nützlichkeit herkömmlicher optischer Metrologiesysteme.Scatterometric optical metrology instruments, using infrared to visible light, measure zero-order diffraction signals from sub-wavelength structures. As the critical dimensions of devices continue to shrink, the sensitivity and performance of scatterometric optical metrology decreases. When absorbing materials are present in the structure to be measured, penetration and scattering of illuminating light in the optical range (e.g. 0.5 - 10 eV) limit the usefulness of conventional optical metrology systems.
In ähnlicher Weise haben Metrologiesysteme auf Elektronenstrahlbasis aufgrund von Absorption und Streuung der beleuchtenden, rückgestreuten und Sekundäremissionselektronen Schwierigkeiten, Halbleiterstrukturen zu durchdringen.Similarly, electron beam based metrology systems have difficulty penetrating semiconductor structures due to absorption and scattering of the illuminating, backscattered, and secondary emission electrons.
Rasterkraftmikroskope (AFM) und Rastertunnelmikroskope (STM) sind in der Lage, atomare Auflösung zu erreichen, aber sie können nur die Oberfläche der Probe abtasten. Darüber hinaus erfordern AFM- und STM-Mikroskope lange Scanzeiten, die diese Technologien in einer Großserienfertigung (HVM, high volume manufacturing) unpraktisch machen. Atomic force microscopes (AFM) and scanning tunneling microscopes (STM) are capable of atomic resolution, but they can only scan the surface of the sample. In addition, AFM and STM microscopes require long scan times that make these technologies impractical in high volume manufacturing (HVM).
Transmissions-Kleinwinkel-Röntgen-Scatterometrie-(T-SAXS)-Systeme, die Photonen auf einem harten Röntgenenergieniveau (>15 keV) verwenden, haben sich als vielversprechend für anspruchsvolle Messanwendungen erwiesen. Verschiedene Aspekte der Anwendung der SAXS-Technologie auf die Messung von kritischen Abmessungen (CD-SAXS) und Overlay (OVL-SAXS) sind beschrieben in 1)
SAXS wurde auch bei der Charakterisierung von Materialien und bei anderen nichthalbleiterbezogenen Anwendungen eingesetzt. Beispielhafte Systeme wurden von mehreren Unternehmen kommerzialisiert, darunter Xenocs SAS (www.xenocs.com), Bruker Corporation (www.bruker.com) und Rigaku Corporation (www.rigaku.com/en).SAXS has also been used in materials characterization and other non-semiconductor related applications. Exemplary systems have been commercialized by several companies, including Xenocs SAS (www.xenocs.com), Bruker Corporation (www.bruker.com), and Rigaku Corporation (www.rigaku.com/en).
Die Forschung zur CD-SAXS-Metrologie von Halbleiterstrukturen wird auch in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben. Die meisten Forschungsgruppen haben Röntgen-Synchrotronquellen mit hoher Helligkeit verwendet, die aufgrund ihrer immensen Größe, Kosten usw. nicht für den Einsatz in einer Halbleiterfabrik geeignet sind. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in dem Artikel mit dem Titel „Intercomparison between optical and X-ray Scatterometry Measurements of FinFET Structures“ von Lemaillet, Germer, Kline et al., Proc. SPIE, v.8681, p. 86810Q (2013) beschrieben. In jüngerer Zeit hat eine Gruppe am National Institute of Standards and Technology (NIST) Forschungen eingeleitet, bei denen kompakte und helle Röntgenquellen ähnlich denen verwendet werden, die im
Die Streuung von harten Röntgenstrahlen von flachen Strukturen, z. B. Anwendungen in der Logik-Metrologie, ist jedoch schwach, was die erreichbare Messauflösung und den Durchsatz stark einschränkt. Daher hat sich T-SAXS nicht als praktikable Option für Anwendungen in der Logik-Metrologie in einer HVM-Umgebung erwiesen.The scattering of hard X-rays from flat structures, e.g. B. Applications in logic metrology, however, is weak, which severely limits the achievable measurement resolution and throughput. Therefore, T-SAXS has not proven to be a viable option for logic metrology applications in an HVM environment.
T-SAXS-Systeme erreichen aufgrund der Beleuchtung mit nahezu senkrechtem Einfall eine kleine Strahlfläche auf dem Wafer. T-SAXS-Systeme erfordern jedoch hochenergetische Photonen (z. B. > 16 keV) für eine angemessene Transmission durch einen zu messenden Wafer. Typischerweise skaliert die Beugungseffizienz mit der Photonenenergie E mit 1/E2, und die Winkeltrennung der Beugungsordnungen skaliert mit 1/E. Um Ordnungsüberschneidungen für eine 2D-periodische Struktur zu vermeiden, skaliert die Raumwinkel-Akzeptanz mit 1/E2. Diese Skalierungsfaktoren erlegen T-SAXS-Systemen für die Metrologie flacher Strukturen einen starken Nachteil auf.T-SAXS systems achieve a small beam area on the wafer due to the near-normal incidence illumination. However, T-SAXS systems require high energy photons (e.g. >16 keV) for adequate transmission through a wafer to be measured. Typically, the diffraction efficiency scales with photon energy E by 1/E 2 , and the angular separation of the diffraction orders scales by 1/E. To avoid order overlaps for a 2D periodic structure, the solid angle acceptance scales with 1/E 2 . These scaling factors place a severe disadvantage on T-SAXS systems for flat structure metrology.
Außerdem werden bei einer Transmissionsmessung die Beugungsbilder aus allen vorangegangenen Strukturierungsschritten dem Beugungsbild der aktuellen Schichtstruktur überlagert. Da erwartet wird, dass die minimale Teilung (d. h. Periode) kritischer Metallschichten auf Werte konvergiert, die sich nur um 10-20% unterscheiden, ist die Winkelakzeptanz stark eingeschränkt, um Beugungssignale am Detektor zu trennen. Andernfalls müssen die geometrischen Informationen aller vorherigen Schichten an das die aktuelle Schicht charakterisierende Metrologiesystem weitergegeben werden. Normalerweise ist es im Kontext einer komplexen HVM-Umgebung sehr schwierig, die erforderlichen Metrologie- und Prozessinformationen zu erhalten und zu verwalten.In addition, in a transmission measurement, the diffraction images from all previous structuring steps are superimposed on the diffraction image of the current layer structure. Since the minimum pitch (i.e. period) of critical metal layers is expected to converge to values differing by only 10-20%, the angular acceptance is severely limited to separate diffraction signals at the detector. Otherwise, the geometric information of all previous layers must be passed to the metrology system characterizing the current layer. Typically, in the context of a complex HVM environment, it is very difficult to obtain and manage the required metrology and process information.
Herkömmliche GI-SAXS-Systeme arbeiten nahe der kritischen Winkel für die Reflexion (z. B. streifender Winkel von weniger als einem Grad) für Halbleitermaterialien und Photonenenergien über 8 keV, um die gebeugte Intensität zu maximieren. Dies führt zu einer extrem großen Lichtfleckgröße des Beleuchtungsstrahls, der auf den Wafer projiziert wird (z. B. größer als 1 mm). Dies ist so groß, dass selbst Metrologieziele in Ritzlinien unbrauchbar sind. Daher müssen auf dem Wafer extrem große, spezialisierte Metrologieziele erstellt werden, um Gl-SAXS-Messungen durchzuführen. Dieser Verlust an Waferfläche für Funktionen ist kostspielig. Darüber hinaus ist die Oberflächenempfindlichkeit von GI-SAXS-Messungen ausgezeichnet, jedoch die Durchdringung von Strukturen mit hohem Seitenverhältnis aufgrund des Verhaltens evaneszenter Felder sehr begrenzt.Conventional GI-SAXS systems operate near the critical angles for reflection (e.g., grazing angles less than one degree) for semiconductor materials and photon energies above 8 keV to maximize diffracted intensity. This results in an extremely large spot size of the illumination beam projected onto the wafer (e.g., greater than 1mm). This is so large that even metrology targets in scribe lines are useless. Therefore, extremely large, specialized metrology targets must be created on the wafer to perform GI-SAXS measurements. This loss of wafer area for functions is costly. In addition, the surface sensitivity of GI-SAXS measurements is excellent, however, penetration of high aspect ratio structures is very limited due to evanescent field behavior.
US-Patentveröffentlichung Nr.
Zusammenfassend besteht ein Bedarf an einem Abmessungs-Metrologiesystem mit Messfähigkeit sowohl für Strukturen mit niedrigem als auch mit hohem Seitenverhältnis und einer Beleuchtungsstrahlfleckgröße, die mit Ritzlinienzielen kompatibel ist. In einem Beispiel besteht ein Bedarf an einem Metrologiesystem, um Form- und Kantenplatzierungsparameter von Strukturen mit hohem Seitenverhältnis (HAR) bei HVM-Durchsätzen zu schätzen. Darüber hinaus sollte es möglich sein, Messrezepte für das Metrologiesystem zu entwickeln und zu validieren und das Metrologiesystem in einer Großserienfertigungs-(HVM)-Umgebung zu betreiben, ohne wesentliche a priori Information zu Abmessungen und Materialzusammensetzung.In summary, there is a need for a dimensional metrology system with metrology capability for both low and high aspect ratio structures and an illumination beam spot size that is compatible with scribe line targets. In one example, there is a need for a metrology system to estimate shape and edge placement parameters of high aspect ratio (HAR) structures at HVM throughputs. Furthermore, it should be possible to develop and validate measurement recipes for the metrology system and to operate the metrology system in a high volume manufacturing (HVM) environment without substantial a priori information on dimensions and material composition.
ÜBERSICHTOVERVIEW
Hierin werden Verfahren und Systeme zum Messen von Struktur- und Materialeigenschaften von Halbleiterstrukturen basierend auf wellenlängenaufgelöster weicher Röntgenreflektometrie (WR-SXR) bei mehreren Beugungsordnungen vorgestellt. Die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme stellen gleichzeitige Hochdurchsatzmessungen über mehrere Beugungsordnungen mit großer spektraler Breite bereit. Die Verfügbarkeit von wellenlängenaufgelösten Signalinformationen bei jeder der mehreren Beugungsordnungen verbessert die Messgenauigkeit und den Durchsatz.Methods and systems for measuring structural and material properties of semiconductor structures based on wavelength-resolved soft X-ray reflectometry (WR-SXR) at several diffraction orders are presented here. The methods and systems described herein provide simultaneous high-throughput measurements across multiple diffraction orders with large spectral width. The availability of wavelength-resolved signal information at each of the multiple diffraction orders improves measurement accuracy and throughput.
Im Allgemeinen werden WR-SXR-Messungen eines Halbleiterwafers über einen Bereich von Wellenlängen, Einfallswinkeln und Azimutwinkeln mit einer kleinen Strahlfleckgröße durchgeführt. In einem Aspekt werden die WR-SXR-Messungen mit Röntgenstrahlung im weichen Röntgenbereich (SXR) (d. h. 10-5.000 eV) bei streifenden Einfallswinkeln im Bereich von 1-45 Grad durchgeführt.In general, WR-SXR measurements of a semiconductor wafer are made over a range of wavelengths, angles of incidence, and azimuth angles with a small beam spot size. In one aspect, the WR-SXR measurements are performed using soft X-ray (SXR) X-rays (i.e., 10-5,000 eV) at grazing incidence angles in the 1-45 degree range.
Im Allgemeinen wird der reflektierte Strahl nullter Ordnung eine Divergenz aufweisen, die der Divergenz des einfallenden Beleuchtungsstrahls ähnlich ist. Strahlung, die in Beugungsordnungen ungleich null gestreut wird, weist eine höhere Divergenz auf als der einfallende Beleuchtungsstrahl, da der einfallende Beleuchtungsstrahl mehrere Wellenlängen enthält, die jeweils in einem geringfügig unterschiedlichen Winkel innerhalb jeder der Beugungsordnungen ungleich null gebeugt werden. Der Reflexionswinkel für Beugungsordnungen ungleich null hängt von der Wellenlänge des einfallenden Beleuchtungsstrahls ab. Für einen einfallenden Beleuchtungsstrahl mit mehreren diskreten Beleuchtungswellenlängen umfasst das Streulicht mehrere Reflexionswinkel innerhalb jeder von null verschiedenen Beugungsordnung. In ähnlicher Weise enthält das Streulicht für einen einfallenden Beleuchtungsstrahl mit einem kontinuierlichen Breitbandspektrum eine kontinuierliche räumliche Spreizung des reflektierten Lichts beim Auftreffen auf den Detektor innerhalb jeder von null verschiedenen Beugungsordnung. Daher enthält jede von null verschiedene Beugungsordnung mehrere Messpunkte, wobei jeder unterschiedliche Messpunkt einer anderen Wellenlänge zugeordnet ist. Somit enthält jede von null verschiedene Beugungsordnung ein wellenlängenaufgelöstes Spektrum. Auf diese Weise liefert ein WR-SXR-Metrologiesystem wellenlängenaufgelöste Signalinformationen, ohne ein beugendes optisches Element im optischen Pfad zwischen dem Messobjekt und dem Detektor zu verwenden.In general, the reflected zero-order beam will have a divergence similar to the divergence of the incident illuminating beam. Radiation scattered in non-zero diffraction orders will have a higher divergence than the incident illuminating beam because the incident illuminating beam contains multiple wavelengths, each diffracted at a slightly different angle within each of the non-zero diffractive orders. The angle of reflection for non-zero diffraction orders depends on the wavelength of the incident illuminating beam. For an incident illumination beam with multiple discrete illumination wavelengths, the scattered light includes multiple angles of reflection within each non-zero diffraction order. Similarly, for an incident illuminating beam with a continuous broadband spectrum, the scattered light contains a continuous spatial spreading of the reflected light as it strikes the detector within each non-zero diffraction order. Therefore, each non-zero diffraction order contains multiple measurement points, each different measurement point being associated with a different wavelength. Thus, each non-zero diffraction order contains a wavelength-resolved spectrum. In this way, a WR-SXR metrology system provides wavelength-resolved signal information without using a diffractive optical element in the optical path between the DUT and the detector.
Ein WR-SXR-System wird verwendet, um Eigenschaften einer Probe (z. B. Strukturparameterwerte) basierend auf wellenlängenaufgelösten Signalinformationen bei einer oder mehreren von null verschiedenen Beugungsordnungen von Streulicht zu bestimmen.A WR-SXR system is used to determine properties of a sample (eg, structural parameter values) based on wavelength-resolved signal information at one or more non-zero diffraction orders of scattered light.
In einem Aspekt wird der Abstand zwischen dem Detektor und dem zu messenden Wafer aktiv eingestellt, um die Auflösung der am Detektor gesammelten Spektralinformationen zu ändern.In one aspect, the distance between the detector and the wafer to be measured is actively adjusted to change the resolution of the spectral information collected at the detector.
In einem anderen weiteren Aspekt sammelt eine Fokussieroptik Quellenemission und wählt eine oder mehrere diskrete Wellenlängen oder Spektralbänder aus und fokussiert das ausgewählte Licht auf eine Probe bei streifenden Einfallswinkeln im Bereich von 1 bis 45 Grad.In another further aspect, focusing optics collect source emission and select one or more discrete wavelengths or spectral bands and focus the selected light onto a sample at grazing angles of incidence ranging from 1 to 45 degrees.
In einem anderen weiteren Aspekt werden die Wellenlängenbereiche, AOI, Azimut oder eine beliebige Kombination davon, die auf denselben Messbereich projiziert werden, durch aktives Positionieren eines oder mehrerer Spiegelelemente der Fokussieroptik eingestellt.In another further aspect, the wavelength ranges, AOI, azimuth or any combination thereof projected onto the same measurement area are adjusted by actively positioning one or more mirror elements of the focusing optics.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein WR-SXR-Metrologiesystem einen oder mehrere Strahlschlitze oder -öffnungen, um den auf eine Probe einfallenden Beleuchtungsstrahl zu formen und einen Teil des Beleuchtungslichts selektiv zu blockieren, der ansonsten ein einer Messung unterzogenes Metrologieziel beleuchten würde. Ein oder mehrere Strahlschlitze definieren die Strahlgröße und Strahlform derart, dass der Röntgenstrahl-Beleuchtungsfleck in die Fläche des zu messenden Metrologieziels passt. Außerdem definieren ein oder mehrere Strahlschlitze die Divergenz des Beleuchtungsstrahls, um die Überlappung von Beugungsordnungen auf dem Detektor zu begrenzen.In another aspect, a WR-SXR metrology system includes one or more beam slots or apertures to shape the illumination beam incident on a sample and selectively block a portion of the illumination light that would otherwise illuminate a metrology target under measurement. One or more beam slots define the beam size and beam shape such that the X-ray illumination spot fits within the area of the metrology target to be measured. In addition, one or more beam slits define the divergence of the illumination beam to limit the overlap of diffraction orders on the detector.
In einem anderen weiteren Aspekt verwendet ein WR-SXR-Metrologiesystem einen oder mehrere Mechanismen zum Steuern der Beleuchtungsstrahlenergie. Im Allgemeinen werden Beleuchtungsstrahlenergien ausgewählt, um eine ausreichende Röntgenpenetration in die jeweilige zu messende Probe sicherzustellen.In another further aspect, a WR-SXR metrology system uses one or more mechanisms to control illumination beam energy. In general, illumination beam energies are selected to ensure sufficient x-ray penetration into the particular sample being measured.
In einem anderen weiteren Aspekt wird der einfallende Beleuchtungsstrahl eines WR-SXR-Metrologiesystems so gesteuert, dass er eine relativ hohe Divergenz in einer Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl und eine relativ geringe Divergenz in einer zweiten Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl orthogonal zur ersten Richtung aufweist. Auf diese Weise ist die räumliche Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in der Richtung hoher Divergenz orthogonal zu der räumlichen Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in Richtung geringer Divergenz. Die räumliche Spreizung über die aktive Fläche des Detektors in der Richtung hoher Divergenz wird aufgrund der relativ hohen Divergenz vom Einfallswinkel dominiert. Hingegen wird die räumliche Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in der Richtung geringer Divergenz von der Wellenlängendispersion innerhalb jeder Beugungsordnung dominiert, wie oben beschrieben. Auf diese Weise enthält jede von null verschiedene Beugungsordnung Signalinformationen über die zu messende Struktur aufgrund des spektralen Reflexionsvermögens (in der Richtung geringer Divergenz) und des Winkelreflexionsvermögens (in der Richtung hoher Divergenz).In another further aspect, the incident illumination beam of a WR-SXR metrology system is controlled to have relatively high divergence in a direction transverse to the incident illumination beam and relatively low divergence in a second direction transverse to the incident illumination beam orthogonal to the first direction. In this way, the spatial spread across the active surface of the detector in the high divergence direction is orthogonal to the spatial spread across the active surface of the detector in the low divergence direction. The spatial spread over the active area of the detector in the direction of high divergence is dominated by the angle of incidence due to the relatively high divergence. In contrast, the spatial spread across the active surface of the detector in the direction of low divergence is dominated by the wavelength dispersion within each diffraction order, as described above. In this way, each non-zero diffraction order contains signal information about the structure to be measured due to the spectral reflectance (in the direction of low divergence) and the angular reflectance (in the direction of high divergence).
In einem anderen weiteren Aspekt wird die Messleistung verbessert, indem man ein oder mehrere flüssige Materialien oder ein oder mehrere gasförmige Materialien auf das zu messende Ziel strömen lässt, um den Kontrast zwischen den gemessenen Materialien zu erhöhen.In another further aspect, measurement performance is improved by flowing one or more liquid materials or one or more gaseous materials onto the target to be measured to increase the contrast between the measured materials.
In einem anderen weiteren Aspekt verwendet ein WR-SXR-Metrologiesystem mehrere Detektoren. In einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Beugungsordnungen von einem ersten Detektor gesammelt und andere Beugungsordnungen werden von einem anderen Detektor gesammelt.In another further aspect, a WR-SXR metrology system uses multiple detectors. In some embodiments, one or more diffraction orders are collected by a first detector and other diffraction orders are collected by another detector.
In einem anderen weiteren Aspekt wird die Position eines Detektors eines WR-SXR-Metrologiesystems aktiv gesteuert, um von dem gemessenen Ziel reflektierte Strahlung zu erfassen.In another further aspect, the position of a detector of a WR-SXR metrology system is actively controlled to detect radiation reflected from the measured target.
Das Vorstehende ist eine Übersicht und enthält daher notwendigerweise Vereinfachungen, Verallgemeinerungen und Auslassungen von Einzelheiten; folglich wird der Fachmann erkennen, dass die Übersicht nur veranschaulichend und in keiner Weise einschränkend ist. Andere Aspekte, erfinderische Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Vorrichtungen und/oder Prozesse werden in der hierin dargelegten nicht einschränkenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.The foregoing is an overview and therefore necessarily contains simplifications, generalizations and omissions of detail; consequently, those skilled in the art will recognize that the overview is illustrative only and is not in any way limiting. Other aspects, inventive features, and advantages of the devices and/or processes described herein will become apparent in the non-limiting detailed description provided herein.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt eine Darstellung einer Metrologievorrichtung, die auf der wellenlängenaufgelösten Reflektometrie mit weicher Röntgenstrahlung (WR-SXR) basiert, zur Messung von Eigenschaften einer Probe, in einer Ausführungsform.1 FIG. 12 shows an illustration of a metrology device based on wavelength-resolved soft X-ray reflectometry (WR-SXR) for measuring properties of a sample, in one embodiment. -
2 zeigt eine Darstellung von Strahlung, die von einem periodischen Ziel gestreut und von einem Detektor eines WR-SXR-Metrologiesystems erfasst wird, in einer Ausführungsform.2 12 shows a representation of radiation scattered from a periodic target and detected by a detector of a WR-SXR metrology system in one embodiment. -
3 zeigt eine Darstellung von Strahlung, die von einem periodischen Ziel gestreut wird und von einem Detektor eines WR-SXR-Metrologiesystems erfasst wird, in einer anderen Ausführungsform.3 FIG. 12 shows an illustration of radiation scattered from a periodic target and detected by a detector of a WR-SXR metrology system in another embodiment. -
4 zeigt eine Darstellung eines Beleuchtungsstrahls, der auf einen Wafer mit einer bestimmten Ausrichtung einfällt, die durch einen Einfallswinkel θ und einen Azimutwinkel Φ beschrieben wird.4 FIG. 12 shows a representation of an illumination beam incident on a wafer with a particular orientation described by an incidence angle θ and an azimuth angle Φ. -
5 zeigt eine Darstellung eines Teils der Streustrahlung, die auf die aktive Oberfläche des in3 dargestellten Detektors einfällt.5 shows a representation of a portion of the scattered radiation incident on the active surface of the in3 shown detector. -
6 zeigt eine Darstellung eines Teils der Streustrahlung, die auf die aktive Oberfläche eines Detektors einfällt, in einem anderen Beispiel.6 Figure 12 shows a plot of part of the scattered radiation incident on the active surface of a detector in another example. -
7 zeigt eine Darstellung eines WR-SXR-Metrologiesystems zum Messen von Eigenschaften einer Probe in einer anderen Ausführungsform.7 Figure 12 shows an illustration of a WR-SXR metrology system for measuring properties of a sample in another embodiment. -
8 zeigt eine Darstellung eines Beleuchtungsstrahls eines WR-SXR-Metrologiesystems, der in einer Ausführungsform durch einen Strahlenergiefilter hindurchgeht.8th FIG. 12 is an illustration of an illumination beam of a WR-SXR metrology system passing through a beam energy filter in one embodiment. -
9 zeigt ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines Strahlenergiefilters darstellt, der aus Bor- und Zinnschichten von ungefähr 0,2 Mikrometer Dicke hergestellt ist, die auf einem Kapton-Substrat abgeschieden sind.9 FIG. 12 is a graph showing the transmission curve of a beam energy filter made from layers of boron and tin about 0.2 microns thick deposited on a Kapton substrate. -
10 zeigt eine Darstellung eines WR-SXR-Metrologiesystems zum Messen von Eigenschaften einer Probe in einer anderen Ausführungsform.10 Figure 12 shows an illustration of a WR-SXR metrology system for measuring properties of a sample in another embodiment. -
11 zeigt eine Darstellung von Streustrahlung, die auf die aktive Oberfläche des in10 dargestellten Detektors einfällt, für Beleuchtungslicht mit einer einzigen Wellenlänge.11 shows a representation of scattered radiation incident on the active surface of the in10 detector shown, for illuminating light with a single wavelength. -
12 zeigt eine Darstellung von Streustrahlung 118, die auf die aktive Oberfläche des in10 dargestellten Detektors einfällt, für breitbandiges Beleuchtungslicht.12 shows a representation ofscattered radiation 118 incident on the active surface of the in10 shown detector incident, for broadband illumination light. -
13 zeigt ein Diagramm, das das Reflexionsvermögen eines Nb2O5-Spiegels als Funktion der Beleuchtungsstrahlenergie veranschaulicht.13 FIG. 12 shows a graph illustrating the reflectivity of an Nb 2 O 5 mirror as a function of illumination beam energy. -
14 zeigt eine Darstellung eines WR-SXR-Metrologiesystems zum Messen von Eigenschaften einer Probe, in einer anderen Ausführungsform.14 Figure 12 shows an illustration of a WR-SXR metrology system for measuring properties of a sample, in another embodiment. -
15 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Modellbildungs- und Analysemaschine veranschaulicht, die von einem Computersystem eines WR-SXR-Metrologiesystems implementiert wird.15 Figure 12 is a diagram illustrating an example modeling and analysis engine implemented by a computer system of a WR-SXR metrology system. -
16A ist ein Diagramm, das ein periodisches Metrologieziel in einem Beispiel veranschaulicht.16A 12 is a diagram illustrating a periodic metrology target in an example. -
16B ist ein Diagramm, das ein dezimiertes Metrologieziel in einem Beispiel veranschaulicht.16B Figure 12 is a diagram illustrating a decimated metrology target in an example. -
17 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Durchführen von Messungen mit wellenlängenaufgelöster weicher Röntgenreflektometrie (WR-SXR) an einer Probe in einem Beispiel veranschaulicht.17 12 is a flow chart illustrating a method for performing wavelength-resolved soft X-ray reflectometry (WR-SXR) measurements on a sample in one example.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Nun wird ausführlich auf Hintergrundbeispiele und einige Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.Reference will now be made in detail to examples of background and some embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
Verfahren und Systeme zur Messung von Struktur- und Materialeigenschaften (z. B. Materialzusammensetzung, Abmessungseigenschaften von Strukturen und Schichten usw.) von Halbleiterstrukturen, die mit verschiedenen Halbleiterherstellungsprozessen verbunden sind, auf der Grundlage von Röntgenbeleuchtung werden vorgestellt. Insbesondere werden hier Verfahren und Systeme zum Durchführen von Messungen von Halbleiterstrukturen basierend auf wellenlängenaufgelöster weicher Röntgenreflektometrie (WR-SXR) bei mehreren Beugungsordnungen vorgestellt. Die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme stellen gleichzeitige Hochdurchsatzmessungen über mehrere Beugungsordnungen mit großer spektraler Breite bereit. Die Verfügbarkeit von wellenlängenaufgelösten Signalinformationen bei jeder der mehreren Beugungsordnungen verbessert die Messgenauigkeit und den Durchsatz.Methods and systems for measuring structural and material properties (e.g. material composition, dimensional properties of structures and layers, etc.) of semiconductor structures associated with various semiconductor manufacturing processes based on X-ray illumination are presented. In particular, methods and systems for performing measurements of semiconductor structures based on wavelength-resolved soft X-ray reflectometry (WR-SXR) at multiple diffraction orders are presented here. The methods and systems described herein provide simultaneous high-throughput measurements across multiple diffraction orders with large spectral width. The availability of wavelength-resolved signal information at each of the multiple diffraction orders improves measurement accuracy and throughput.
Im Allgemeinen werden WR-SXR-Messungen eines Halbleiterwafers über einen Bereich von Wellenlängen, Einfallswinkeln und Azimutwinkeln mit einer kleinen Strahlfleckgröße (z. B. weniger als 50 Mikrometer Durchmesser des effektiven Beleuchtungsflecks) durchgeführt. In einem Aspekt werden die WR-SXR-Messungen mit Röntgenstrahlung im weichen Röntgenbereich (SXR) (d. h. 10-5.000 eV) bei streifenden Einfallswinkeln im Bereich von 1-45 Grad durchgeführt. Streifende Winkel für eine bestimmte Messanwendung werden ausgewählt, um ein gewünschtes Eindringen in die zu messende Struktur zu erreichen und den Messinformationsgehalt mit einer kleinen Strahlfleckgröße (z. B. weniger als 50 Mikrometer) zu maximieren.Generally, WR-SXR measurements of a semiconductor wafer are made over a range of wavelengths, angles of incidence, and azimuth angles with a small beam spot size (e.g., less than 50 microns effective illumination spot diameter). In one aspect, the WR-SXR measurements are performed using soft X-ray (SXR) X-rays (i.e., 10-5,000 eV) at grazing incidence angles in the 1-45 degree range. Grazing angles for a particular measurement application are selected to achieve a desired penetration into the structure to be measured and to maximize measurement information content with a small beam spot size (e.g., less than 50 microns).
Die Beleuchtungsquelle 110 erzeugt Beleuchtungsstrahlung bei mehreren Wellenlängen. In der in
In der in
Im Allgemeinen wird der Strahl nullter Ordnung 118A eine Divergenz ähnlich der Divergenz des einfallenden Beleuchtungsstrahls 114 aufweisen. Die Anteile der Streustrahlung 118, die in Beugungsordnungen ungleich null gestreut werden, weisen eine höhere Divergenz auf als der einfallende Beleuchtungsstrahl 114, da der einfallende Beleuchtungsstrahl 114 mehrere Wellenlängen umfasst, von denen jede in einem leicht unterschiedlichen Winkel innerhalb jeder der Beugungsordnungen ungleich null gebeugt wird. Im Allgemeinen sind die reflektierten Winkel durch die Beugungsgittergleichung (1) gegeben;
Wie durch Gleichung (1) veranschaulicht, ist der Reflexionswinkel, der der 0-ten Beugungsordnung (a = 0) zugeordnet ist, unabhängig von der Wellenlänge gleich dem Einfallswinkel. Der Reflexionswinkel für Beugungsordnungen ungleich null (a≠0) hängt jedoch von der Wellenlänge des einfallenden Beleuchtungsstrahls ab. Für einen einfallenden Beleuchtungsstrahl mit mehreren diskreten Beleuchtungswellenlängen umfasst das Streulicht mehrere Reflexionswinkel innerhalb jeder von null verschiedenen Beugungsordnung. In ähnlicher Weise enthält das Streulicht für einen einfallenden Beleuchtungsstrahl mit einem kontinuierlichen Breitbandspektrum eine kontinuierliche räumliche Spreizung des reflektierten Lichts beim Auftreffen auf den Detektor 119 innerhalb jeder von null verschiedenen Beugungsordnung.As illustrated by Equation (1), the angle of reflection associated with the 0th diffraction order (a=0) is equal to the angle of incidence, regardless of wavelength. However, the angle of reflection for non-zero diffraction orders (a≠0) depends on the wavelength of the incident illuminating beam. For an incident illumination beam with multiple discrete illumination wavelengths, the scattered light includes multiple angles of reflection within each non-zero diffraction order. Similarly, for an incident illuminating beam with a continuous broadband spectrum, the scattered light contains a continuous spatial spread of the reflected light upon striking the
Wie in
Wie in
Wie in den
Jede Orientierung des einfallenden Beleuchtungsstrahls 114 relativ zur Oberflächennormalen eines Halbleiterwafers 101 wird durch zwei beliebige Winkeldrehungen des Wafers 101 in Bezug auf den Beleuchtungsstrahl 114 oder umgekehrt beschrieben. In einem Beispiel kann die Orientierung in Bezug auf ein an dem Wafer befestigtes Koordinatensystem beschrieben werden.
In den in den
In einem anderen Beispiel ist der Azimutwinkel derart, dass der einfallende Beleuchtungsstrahl 114 das periodische Ziel 102 in einer Richtung beleuchtet, die in der Richtung der gleichmäßigen Ausdehnung des periodischen Ziels (der Richtung senkrecht zum Zeichenblatt von
In einem weiteren Aspekt wird der Abstand zwischen dem Detektor und dem zu messenden Wafer aktiv eingestellt, um die Auflösung der am Detektor gesammelten Spektralinformationen zu ändern. In einigen Ausführungsformen ist ein (nicht gezeigter) Aktor konfiguriert, um den Detektor 119 als Reaktion auf einen Steuerbefehl (nicht gezeigt) zu bewegen, der vom Computersystem 130 an den Aktor übermittelt wird. Eine Bewegung des Detektors weg von dem zu messenden Wafer erhöht die Auflösung der gesammelten Spektralinformationen, d.h. eine zunehmende räumliche Trennung zwischen zwei beliebigen unterschiedlichen Wellenlängen am Detektor mit zunehmendem Abstand. Umgekehrt verringert eine Bewegung des Detektors auf den zu messenden Wafer hin die Auflösung der gesammelten Spektralinformationen, d. h. die räumliche Trennung zwischen zwei beliebigen unterschiedlichen Wellenlängen am Detektor nimmt mit abnehmendem Abstand ab.In another aspect, the distance between the detector and the wafer to be measured is actively adjusted to change the resolution of the spectral information collected at the detector. In some embodiments, an actuator (not shown) is configured to move
Die Röntgenbeleuchtungsquelle 110 ist konfiguriert, um SXR-Strahlung zu erzeugen, die für WR-SXR-Messungen geeignet ist. Die Röntgenbeleuchtungsquelle 110 ist eine polychromatische Quelle großer Helligkeit und großer Etendue. In einigen Ausführungsformen ist die Röntgenbeleuchtungsquelle 110 konfiguriert, um Röntgenstrahlung in einem Bereich zwischen 10-5.000 Elektronenvolt zu erzeugen. Im Allgemeinen kann jede geeignete Röntgenbeleuchtungsquelle mit großer Helligkeit, die SXR mit großer Helligkeit bei ausreichenden Flussniveaus erzeugen kann, um eine Inline-Metrologie mit hohem Durchsatz zu ermöglichen, in Betracht gezogen werden, um Röntgenbeleuchtung für WR-SXR-Messungen bereitzustellen. Einige Beispiele für geeignete Röntgenbeleuchtungsquellen umfassen Quellen mit rotierender Anode, Quellen mit fester Anode, Teilchenbeschleunigerquellen, Mikrofokusquellen, Quellen mit lasererzeugtem Plasma, Quellen mit einem Strahl flüssigen Metalls, Gasstrahl-/Kapillar-/Zellquellen, inverse Compton-Streuungsquellen (ICS), kompakte Speicherringquellen (CSR), Quellen mit durch elektrische Entladung erzeugtem Plasma (DPP), Quellen mit Erzeugung hoher Harmonischer (HHG), eine HHG-Quelle mit einem Verstärkungshohlraum (HHG+) und weiche Röntgenstrahl-Laserquellen.The
Geeignete Röntgenbeleuchtungsquellen sind beschrieben in der US-Patentveröffentlichung Nr.
In einigen Ausführungsformen ist die Beleuchtungsquelle 110 eine Wiggler/Undulator-Synchrotronstrahlungsquelle (SRS). Eine beispielhafte Wiggler/Undulator-SRS ist in den US-Patenten Nr.
In einigen Ausführungsformen ist die Beleuchtungsquelle 110 eine Elektronenstrahlquelle, die konfiguriert ist, um feste, flüssige oder gasförmige Targets zu beschießen, um Röntgenstrahlung zu stimulieren. Verfahren und Systeme zum Erzeugen einer Flüssigmetall-Röntgenbeleuchtung mit großer Helligkeit sind im US-Patent Nr.
In einigen Ausführungsformen ist die Beleuchtungsquelle 110 eine Lichtquelle mit laserproduziertem Plasma (LPP). In einigen dieser Ausführungsformen umfasst die LPP-Lichtquelle ein beliebiges der folgenden Emitter-Materialien: Xenon, Krypton, Argon, Neon, Stickstoff, Alkohol, Wasser. Im Allgemeinen wird die Auswahl eines geeigneten LPP-Targetmaterials auf Helligkeit in resonanten SXR-Bereichen optimiert. Beispielsweise bietet von Krypton emittiertes Plasma eine große Helligkeit an der Silizium-K-Kante. In einem anderen Beispiel liefert von Xenon emittiertes Plasma eine große Helligkeit über den SXR-Bereich, z. B. 80-3000 eV. Als solches ist Xenon eine gute Wahl als emittierendes Material, wenn eine Breitband-SXR-Beleuchtung gewünscht ist.In some embodiments, the
Die Auswahl des LPP-Targetmaterials kann auch für einen zuverlässigen Lichtquellenbetrieb mit langer Lebensdauer optimiert werden. Edelgas-Targetmaterialien wie Xenon, Krypton und Argon sind inert und können in einem geschlossenen Kreislauf mit minimalem oder gar keinem Dekontaminationsvorgang wiederverwendet werden. Eine beispielhafte SXR-Beleuchtungsquelle ist in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2019/0215940 beschrieben, deren Inhalt hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist.The choice of LPP target material can also be optimized for reliable light source operation with long lifetime. Noble gas target materials such as xenon, krypton and argon are inert and can be reused in a closed loop with minimal or no decontamination process. An exemplary SXR illumination source is described in US Patent Publication No. 2019/0215940, the entire content of which is incorporated herein by reference in its entirety.
In einigen Ausführungsformen ist eine geeignete Beleuchtungsquelle breitbandig. In einigen anderen Ausführungsformen ist eine geeignete Beleuchtungsquelle jedoch nicht breitbandig, sondern umfasst mehrere diskrete Strahlungswellenlängen (z. B. eine HHG-Quelle). In einigen dieser Ausführungsformen umfasst das Reflexionsvermögen für jede Beugungsordnung mehrere Bilder, eines für jede diskrete Wellenlänge. In einigen Ausführungsformen werden dem periodischen Ziel mehrere benachbarte Harmonische bereitgestellt, die von einer HHG-Quelle erzeugt werden, und ein Satz diskreter Punkte an der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors konvergiert zu einem größeren Bild.In some embodiments, a suitable illumination source is broadband. However, in some other embodiments, a suitable illumination source is not broadband, but rather includes multiple discrete wavelengths of radiation (e.g., an HHG source). In some of these embodiments, the reflectivity for each diffraction order includes multiple images, one for each discrete wavelength. In some embodiments, the periodic target is provided with multiple adjacent harmonics generated by an HHG source and a set of discrete points on the detector's photosensitive surface converge into a larger image.
Eine Beleuchtungsquelle mit geringer Divergenz (z. B. weniger als 1 Milliradiant) wird bevorzugt, um wellenlängenaufgelöste Signalinformationen wie hierin beschrieben zu erzeugen. Eine Beleuchtungsquelle mit geringer Divergenz ist vorteilhaft bei einigen Messanwendungen (z. B. beim Messen von 3D-Gittern). Obwohl eine Quelle mit hoher Divergenz verwendet werden kann, kann sie zusätzliche optische Elemente im optischen Pfad von der Beleuchtungsquelle zum Detektor erfordern, um wellenlängenaufgelöste Signalinformationen zu erhalten. Dies fügt dem Metrologiesystem zusätzliche Kosten, Komplexität und Photonenverlust hinzu.A low divergence (e.g., less than 1 milliradian) illumination source is preferred to generate wavelength-resolved signal information as described herein. A low divergence illumination source is advantageous in some measurement applications (e.g. measuring 3D grids). Although a high divergence source can be used, it may require additional optical elements in the optical path from the illumination source to the detector to obtain wavelength-resolved signal information. This adds additional cost, complexity and photon loss to the metrology system.
In einigen Ausführungsformen wird als Beleuchtungsquelle des Metrologiesystems eine Breitbandquelle verwendet, die weiche Röntgenstrahlen zusammen mit Licht bei längeren Wellenlängen (z. B. tiefes UV, Vakuum-UV, sichtbares Licht oder IR) emittiert.In some embodiments, a broadband source that emits soft x-rays along with light at longer wavelengths (e.g., deep UV, vacuum UV, visible light, or IR) is used as the illumination source of the metrology system.
Die Röntgenbeleuchtungsquelle 110 erzeugt eine Röntgenemission über eine Quellenfläche mit endlichen Seitenabmessungen (d. h. Abmessungen ungleich null orthogonal zur Strahlachse). In einem Aspekt ist die Quellenfläche der Beleuchtungsquelle 110 durch eine Seitenabmessung von weniger als 20 Mikrometern gekennzeichnet. In einigen Ausführungsformen ist die Quellenfläche durch eine Seitenabmessung von 10 Mikrometern oder weniger gekennzeichnet. In einigen Ausführungsformen ist die Quellenfläche durch eine Seitenabmessung von 5 Mikrometern oder weniger gekennzeichnet. Eine geringe Quellengröße ermöglicht die Beleuchtung eines kleinen Zielbereichs auf der Probe mit hoher Helligkeit, wodurch die Messpräzision, Genauigkeit und der Durchsatz basierend auf Messungen von kleinen Metrologiezielen verbessert werden. In einigen Ausführungsformen ermöglicht eine geringe Größe (< 5 Mikrometer Durchmesser) der Beleuchtungsquelle ein scannendes Metrologiesystem mit Submikrometerauflösung.The
Der Röntgendetektor 119 sammelt die von der Probe 101 gestreute Röntgenstrahlung 118 und erzeugt Ausgangssignale 135, die Eigenschaften der Probe 101 anzeigen, die für die einfallende Röntgenstrahlung empfindlich sind, gemäß einer WR-SXR-Messmodalität. In einigen Ausführungsformen werden gestreute Röntgenstrahlen 118 durch den Röntgendetektor 119 gesammelt, während das Probenpositionierungssystem 140 die Probe 101 positioniert und ausrichtet, um winkelaufgelöste gestreute Röntgenstrahlen zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen werden Signalinformationen über die Gleichförmigkeit der Probe durch Erfassen von Signalen an verschiedenen Stellen über die Probe 101 hinweg erhalten.The
Im Allgemeinen kann jeder geeignete Typ von Röntgendetektor verwendet werden, um WR-SXR-Messungen wie hierin beschrieben durchzuführen. Beispielhafte Detektoren umfassen ein Charge-Coupled-Device (CCD), einen Gas-Elektronen-Vervielfacher (GEM), einen Mikrostreifen-Proportionalzähler, einen gasgefüllten Proportionalzähler, einen Cadmiumtellurid-(CdTe)-Detektor, einen Pixel-Array-Detector (PAD), eine Avalanche-Photodiode (APD), ein PIN-Diodenarray, ein Photodiodenarray, eine Photovervielfacherröhre (PMT), eine Mehrkanalplatte zusammen mit einem CCD-Detektor, einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS)-Detektor, einen Szintillator zusammen mit einem Hochgeschwindigkeits-CMOS-Detektor, einen aktiven CMOS-Pixelsensor (APS) usw.In general, any suitable type of x-ray detector can be used to perform WR-SXR measurements as described herein. Exemplary detectors include a charge-coupled device (CCD), a gas-electron multiplier (GEM), a microstrip proportional counter, a gas-filled proportional counter, a cadmium telluride (CdTe) detector, a pixel array detector (PAD) , an avalanche photodiode (APD), a PIN diode array, a photodiode array, a photomultiplier tube (PMT), a multichannel plate together with a CCD detector, a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) detector, a scintillator together with a high-speed CMOS detector, a CMOS active pixel sensor (APS), etc.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein WR-SXR-System einen oder mehrere Photonen zählende Detektoren mit hohem Dynamikbereich (z. B. größer als 105). In einigen Ausführungsformen löst der Röntgendetektor eine oder mehrere Röntgenphotonenenergien auf und erzeugt Signale für jede Röntgenenergiekomponente, die Eigenschaften der Probe anzeigen. Auf diese Weise werden die Röntgenphotonenwechselwirkungen innerhalb des Detektors zusätzlich zu der Pixelposition und der Zählrate hinsichtlich Energie differenziert. In einigen Ausführungsformen werden die Röntgenphotonenwechselwirkungen durch Vergleichen der Energie der Röntgenphotonenwechselwirkung mit einem vorbestimmten oberen Schwellenwert und einem vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschieden. In einer Ausführungsform werden diese Informationen über Ausgangssignale 135 an Computersystem 130 zur weiteren Verarbeitung und Speicherung übermittelt.In some embodiments, a WR-SXR system includes one or more high dynamic range (eg, greater than 10 5 ) photon counting detectors. In some embodiments, the x-ray detector resolves one or more x-ray photon energies and generates signals for each x-ray energy component indicative of properties of the sample. In this way, the x-ray photon interactions within the detector are differentiated in terms of energy in addition to pixel position and count rate. In some embodiments, the x-ray photon interactions are discriminated by comparing the energy of the x-ray photon interaction to a predetermined upper threshold and a predetermined lower threshold. In one embodiment, this information is communicated via
In einem weiteren Aspekt wird ein WR-SXR-System verwendet, um Eigenschaften einer Probe (z. B. Strukturparameterwerte) basierend auf wellenlängenaufgelösten Signalinformationen bei einer oder mehreren von null verschiedenen Beugungsordnungen von Streulicht zu bestimmen. Wie in
In einigen Beispielen beinhaltet die auf WR-SXR basierende Metrologie das Bestimmen der Abmessungen der Probe durch die inverse Lösung eines vordefinierten Messmodells mit den gemessenen Daten. Das Messmodell umfasst einige (in der Größenordnung von zehn) einstellbare Parameter und ist repräsentativ für die Geometrie und die optischen Eigenschaften der Probe und die optischen Eigenschaften des Messsystems. Das Verfahren der inversen Lösung umfasst, ist aber nicht beschränkt auf, modellbasierte Regression, Tomographie, maschinelles Lernen oder eine beliebige Kombination davon. Auf diese Weise werden Zielprofilparameter durch Auflösen nach Werten eines parametrisierten Messmodells geschätzt, die Fehler zwischen den gemessenen Intensitäten der gestreuten Röntgenstrahlen und den modellierten Ergebnissen minimieren.In some examples, WR-SXR based metrology involves determining the dimensions of the sample by inverse solving a predefined measurement model with the measured data. The measurement model includes a few (on the order of ten) adjustable parameters and is representative of the geometry and optical properties of the sample and the optical properties of the measurement system. The inverse solution method includes, but is not limited to, model-based regression, tomography, machine learning, or any combination thereof. In this way, target profile parameters are estimated by solving for values of a parameterized measurement model that minimize errors between the measured scattered X-ray intensities and the modeled results.
Es ist wünschenswert, Messungen in großen Bereichen von Wellenlänge, Einfallswinkel und Azimutwinkel durchzuführen, um die Präzision und Genauigkeit der gemessenen Parameterwerte zu erhöhen. Dieser Ansatz reduziert Korrelationen zwischen Parametern, indem die Anzahl und Vielfalt der für die Analyse verfügbaren Datensätze erweitert wird.It is desirable to make measurements over large ranges of wavelength, angle of incidence, and angle of azimuth in order to increase the precision and accuracy of the measured parameter values. This approach reduces correlations between parameters by expanding the number and variety of datasets available for analysis.
Es werden Messungen der Intensität gebeugter Strahlung als Funktion der Beleuchtungswellenlänge, des Einfallswinkels der Röntgenstrahlen relativ zur Waferoberflächennormalen oder einer Kombination davon gesammelt. Wellenlängenaufgelöste Signalinformationen, die in den mehreren Beugungsordnungen enthalten sind, sind typischerweise für jeden betrachteten Modellparameter einzigartig. Somit liefert Röntgenstreuung Schätzergebnisse für Werte von interessierenden Parametern mit kleinen Fehlern und reduzierter Parameterkorrelation.Measurements of diffracted radiation intensity are collected as a function of illumination wavelength, the angle of incidence of the x-rays relative to the wafer surface normal, or a combination thereof. Wavelength-resolved signal information contained in the multiple diffraction orders is typically unique for each model parameter considered. Thus, X-ray scattering provides estimation results for values of parameters of interest with small errors and reduced parameter correlation.
In einem Aspekt beinhaltet das Metrologiewerkzeug 100 ein Waferspannfutter 103, das den Wafer 101 fest trägt und an das Probenpositionierungssystem 140 gekoppelt ist. Probenpositionierungssystem 140 ist dazu konfiguriert, die Probe 101 aktiv in sechs Freiheitsgraden in Bezug auf den Beleuchtungsstrahl 114 zu positionieren. In einem Beispiel übermittelt das Computersystem 130 Befehlssignale (nicht gezeigt) an das Probenpositionierungssystem 140, die die gewünschte Position der Probe 101 angeben. Als Reaktion darauf erzeugt das Probenpositionierungssystem 140 Befehlssignale an die verschiedenen Aktoren des Probenpositionierungssystems 140, um die gewünschte Positionierung der Probe 101 zu erreichen.In one aspect, the
In einigen Beispielen werden Messungen über einen Bereich von Einfallswinkeln, Azimutwinkeln und Stellen auf dem Wafer durchgeführt, um unterschiedliche Beleuchtungs- und Erfassungswinkel bereitzustellen, die optimiert sind, um die Messleistung zu verbessern.In some examples, measurements are made over a range of incidence angles, azimuth angles, and locations on the wafer to provide different illumination and coverage angles that are optimized to improve measurement performance.
In einigen Ausführungsformen formen Röntgenoptiken Röntgenstrahlung und lenken sie von der Beleuchtungsquelle 110 auf die Probe 101. In einigen Beispielen kollimiert oder fokussiert die Röntgenoptik den Röntgenstrahl auf den Messbereich 102 der Probe 101 mit einer Divergenz von weniger als 1 Milliradiant unter Verwendung einer Mehrschicht-Röntgenoptik. In einigen Ausführungsformen umfasst die Röntgenoptik einen oder mehrere Röntgenstrahl-Kollimationsspiegel, Röntgenblenden, Röntgenstrahlstopper, refraktive Röntgenoptiken, diffraktive Optiken wie Zonenplatten, Schwarzschild-Optiken, Kirkpatrick-Baez-Optiken, Montel-Optiken, Wolter-Optiken, spiegelnde Röntgenoptiken wie Ellipsoidspiegel, Polykapillaroptiken wie Hohlkapillarröntgenwellenleiter, Mehrschichtoptiken oder Mehrschichtsysteme oder eine beliebige Kombination davon. Weitere Einzelheiten sind beschrieben in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2015/0110249, deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.In some embodiments, X-ray optics shape and direct X-ray radiation from
In einigen Ausführungsformen umfasst die Fokussieroptik 111 elliptisch geformte optische Fokussierungselemente. In der in
In einem weiteren Aspekt sammelt die Fokussieroptik 111 Quellenemission und wählt eine oder mehrere diskrete Wellenlängen oder Spektralbänder aus und fokussiert das ausgewählte Licht auf Probe 101 bei streifenden Einfallswinkeln im Bereich von 1 - 45 Grad.In another aspect, focusing
Der nominale streifende Einfallswinkel wird ausgewählt, um eine gewünschte Penetration des Metrologieziels zu erreichen, um den Signalinformationsgehalt zu maximieren, während man innerhalb der Grenzen des Metrologieziels bleibt. Der Grenzwinkel harter Röntgenstrahlen ist sehr klein, der Grenzwinkel weicher Röntgenstrahlen jedoch deutlich größer. Als Ergebnis dieser zusätzlichen Messflexibilität dringen WR-SXR-Messungen tiefer in die Struktur ein und sind weniger empfindlich hinsichtlich des genauen Werts des streifenden Einfallswinkels.The nominal grazing angle of incidence is selected to achieve a desired penetration of the metrology target in order to maximize the signal information content while remaining within the bounds of the metrology target. The critical angle of hard X-rays is very small, but the critical angle of soft X-rays is significantly larger. As a result of this additional measurement flexibility, WR-SXR measurements penetrate deeper into the structure and are less sensitive to the exact value of the grazing incidence angle.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Fokussieroptik 111 graduelle Mehrfachschichten, die gewünschte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche für die Projektion auf die Probe 101 auswählen. In einigen Beispielen umfasst die Fokussieroptik 111 eine graduelle Mehrschichtstruktur (z. B. Schichten oder Beschichtungen), die eine Wellenlänge auswählt und die ausgewählte Wellenlänge über einen Bereich von Einfallswinkeln auf die Probe 101 projiziert. In einigen Beispielen umfasst die Fokussieroptik 111 eine graduelle Mehrschichtstruktur, die einen Wellenlängenbereich auswählt und die ausgewählten Wellenlängen über einen Einfallswinkel auf die Probe 101 projiziert. In einigen Beispielen umfasst die Fokussieroptik 111 eine graduelle Mehrschichtstruktur, die einen Wellenlängenbereich auswählt und die ausgewählten Wellenlängen über einen Einfallswinkelbereich auf die Probe 101 projiziert.In some embodiments, the focusing
Graduelle mehrschichtige Optiken werden bevorzugt, um den Lichtverlust zu minimieren, der auftritt, wenn einschichtige Gitterstrukturen zu tief sind. Im Allgemeinen wählen Mehrschichtoptiken reflektierte Wellenlängen aus. Die spektrale Bandbreite der ausgewählten Wellenlängen optimiert den der Probe 101 bereitgestellten Fluss sowie den Informationsgehalt in den gemessenen Beugungsordnungen und verhindert eine Verschlechterung des Signals durch Winkeldispersion und Beugungsspitzenüberlappung am Detektor. Außerdem werden graduelle Mehrschichtoptiken verwendet, um die Divergenz zu steuern. Die Winkeldivergenz bei jeder Wellenlänge ist für den Fluss und die minimale räumliche Überlappung am Detektor optimiert.Graduated multilayer optics are preferred to minimize light loss that occurs when single layer grating structures are too deep. In general, multilayer optics select reflected wavelengths. The spectral bandwidth of the selected wavelengths optimizes the flux provided to the
In einigen Beispielen wählen graduelle Mehrschichtoptiken Wellenlängen aus, um den Kontrast und den Informationsgehalt von Beugungssignalen von spezifischen Materialgrenzflächen oder strukturellen Abmessungen zu verbessern. Zum Beispiel können die ausgewählten Wellenlängen so gewählt werden, dass sie elementspezifische Resonanzbereiche überspannen (z. B. Silizium-K-Kante, Stickstoff, Sauerstoff-K-Kante usw.). Darüber hinaus kann in diesen Beispielen die Beleuchtungsquelle auch so abgestimmt werden, dass der Fluss im ausgewählten Spektralbereich maximiert wird (z. B. HHG-Spektralabstimmung, LPP-Laserabstimmung usw.).In some examples, graded multilayer optics select wavelengths to enhance the contrast and information content of diffraction signals from specific material interfaces or structural dimensions. For example, the selected wavelengths can be chosen to span element-specific resonance ranges (e.g., silicon K-edge, nitrogen, oxygen K-edge, etc.). Additionally, in these examples, the illumination source can also be tuned to maximize flux in the selected spectral range (eg, HHG spectral tuning, LPP laser tuning, etc.).
In einigen Ausführungsformen werden reflektierende Mehrschichtoptiken basierend auf einem Nb2O5-Spiegel verwendet.
In einem weiteren Aspekt werden die auf denselben Messbereich projizierten Bereiche von Wellenlängen, AOI, Azimut oder einer beliebigen Kombination davon durch aktives Positionieren eines oder mehrerer Spiegelelemente der Fokussieroptik 111 eingestellt. Wie in
Im Allgemeinen wird der Einfallswinkel so gewählt, dass das Eindringen und die Absorption des Beleuchtungslichts durch das zu messende Metrologieziel optimiert werden. In vielen Beispielen werden Mehrschichtstrukturen gemessen und der Einfallswinkel wird ausgewählt, um Signalinformationen zu maximieren, die den gewünschten interessierenden Schichten zugeordnet sind. Im Beispiel der OverlayMetrologie werden die Wellenlänge(n) und der/die Einfallswinkel ausgewählt, um die Signalinformation zu maximieren, die aus der Interferenz zwischen der Streuung von der vorherigen Schicht und der aktuellen Schicht resultiert. Darüber hinaus wird auch der Azimutwinkel ausgewählt, um den Signalinformationsgehalt zu optimieren. Außerdem wird der Azimutwinkel ausgewählt, um eine Winkeltrennung der Beugungspeaks am Detektor sicherzustellen.In general, the angle of incidence is chosen to optimize penetration and absorption of the illuminating light by the metrology target to be measured. In many examples, multilayer structures are measured and the angle of incidence is selected to maximize signal information associated with the desired layers of interest. In the overlay metrology example, the wavelength(s) and angle(s) of incidence are chosen to maximize the signal information resulting from the interference between the scattering from the previous layer and the current layer. In addition, the azimuth angle is also selected to optimize the signal information content. In addition, the azimuth angle is chosen to ensure angular separation of the diffraction peaks at the detector.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein WR-SXR-Metrologiesystem (z. B. ein Metrologiewerkzeug 200) einen oder mehrere Strahlschlitze oder -öffnungen, um den auf die Probe 101 einfallenden Beleuchtungsstrahl 114 zu formen und selektiv einen Teil des Beleuchtungslichts zu blockieren, der ansonsten ein zu messendes Metrologieziel beleuchten würde. Ein oder mehrere Strahlschlitze definieren die Strahlgröße und -form derart, dass der Röntgenbeleuchtungsfleck in die Fläche des zu messenden Metrologieziels passt. Außerdem definieren ein oder mehrere Strahlschlitze die Divergenz des Beleuchtungsstrahls, um die Überlappung von Beugungsordnungen auf dem Detektor zu begrenzen.In another aspect, a WR-SXR metrology system (e.g., a metrology tool 200) includes one or more beam slits or apertures to shape the
In einigen Ausführungsformen umfasst der Strahlformungsschlitz 113 mehrere, unabhängig betätigte Strahlformungsschlitze. In einer Ausführungsform umfasst der Strahlformungsschlitz 113 vier unabhängig betätigte Strahlformungsschlitze. Diese vier Strahlformungsschlitze blockieren effektiv einen Teil des einfallenden Strahls und erzeugen einen Beleuchtungsstrahl 114 mit einem kastenförmigen Beleuchtungsquerschnitt.In some embodiments, beam-forming
Schlitze des Strahlformungsschlitzes 113 sind aus Materialien konstruiert, die Streuung minimieren und einfallende Strahlung effektiv blockieren. Beispielhafte Materialien umfassen Einkristallmaterialien wie Germanium, Galliumarsenid, Indiumphosphid usw. Typischerweise wird das Schlitzmaterial entlang einer kristallographischen Richtung gespalten und nicht gesägt, um die Streuung über Strukturgrenzen hinweg zu minimieren. Außerdem ist der Schlitz in Bezug auf den einfallenden Strahl so ausgerichtet, dass die Wechselwirkung zwischen der einfallenden Strahlung und der inneren Struktur des Schlitzmaterials eine minimale Streuung erzeugt. Die Kristalle sind an jedem Schlitzhalter aus hochdichtem Material (z. B. Wolfram) befestigt, um den Röntgenstrahl auf einer Seite des Schlitzes vollständig zu blockieren.
In einem weiteren Aspekt verwendet ein WR-SXR-Metrologiesystem, wie es hierin beschrieben ist, einen oder mehrere Mechanismen, um die Energie des Beleuchtungsstrahls zu steuern. Im Allgemeinen werden Beleuchtungsstrahlenergien ausgewählt, um ein ausreichendes Eindringen von Röntgenstrahlen in die jeweilige zu messende Probe sicherzustellen. In einigen Beispielen werden Strahlenergien mit geringerer Durchdringung gewählt, um Parameter näher an der Oberfläche zu messen. In diesen Beispielen sondieren die Beleuchtungsstrahlenergien nur die Struktur an der Oberfläche, ohne tief in die Struktur einzudringen. In einigen Beispielen werden Strahlenergien mit größerer Durchdringung ausgewählt, um Parameter tiefer in der zu messenden Struktur zu messen. In einigen Beispielen wird eine Kombination von Energien mit niedriger und hoher Durchdringung gewählt, um Oberflächenstrukturparameter von Parametern tieferliegender Strukturen zu unterscheiden.In another aspect, a WR-SXR metrology system as described herein uses one or more mechanisms to control the energy of the illumination beam. In general, illumination beam energies are selected to ensure adequate penetration of x-rays into the particular sample to be measured. In some examples, lower penetrating beam energies are chosen to measure parameters closer to the surface. In these examples, the illumination beam energies only probe the structure at the surface without penetrating deep into the structure. In In some examples, beam energies with greater penetration are selected to measure parameters deeper in the structure to be measured. In some examples, a combination of low and high penetration energies is chosen to distinguish surface structure parameters from deeper structure parameters.
In einigen Ausführungsformen werden Beleuchtungsstrahlenergien mit einer Beleuchtungsquelle 110 ausgewählt, die über einen breiten Energiebereich abstimmbar ist. In diesen Ausführungsformen emittiert die Beleuchtungsquelle selbst Beleuchtungsenergien in dem/den gewünschten Bereich(en). In einigen Ausführungsformen ist die Beleuchtungsquelle 110 eine LPP-Lichtquelle, die durch das Computersystem 130 gesteuert wird, um den Fluss in einem oder mehreren ausgewählten Spektralbereichen zu maximieren. Die Laserspitzenintensität am Targetmaterial steuert die Plasmatemperatur und damit den Spektralbereich der emittierten Strahlung. Die Laserspitzenintensität wird variiert, indem die Pulsenergie, die Pulsbreite oder beides eingestellt wird. In einem Beispiel ist eine Pulsbreite von 100 Pikosekunden geeignet, um SXR-Strahlung zu erzeugen. Wie in
In einigen anderen Ausführungsformen werden Beleuchtungsstrahlenergien durch ein oder mehrere optische Elemente im Strahlengang zwischen der Beleuchtungsquelle und der zu messenden Probe ausgewählt. In einigen Ausführungsformen wird die Fokussieroptik 111 ausgewählt, um den Beleuchtungsstrahl in dem/den gewünschten Strahlenergiebereich(en) auf die zu messende Probe zu fokussieren. In einigen Ausführungsformen befindet sich ein Strahlenergiefilter 150 (in
In einem weiteren Aspekt wird der einfallende Beleuchtungsstrahl eines WR-SXR-Metrologiesystems so gesteuert, dass er eine relativ hohe Divergenz in einer Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl und eine relativ geringe Divergenz in einer zweiten Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl, orthogonal zur ersten Richtung, hat. Auf diese Weise ist die räumliche Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in der Richtung hoher Divergenz orthogonal zu der räumlichen Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in der Richtung geringer Divergenz. Die räumliche Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in der Richtung hoher Divergenz wird aufgrund der relativ hohen Divergenz vom Einfallswinkel dominiert. Dagegen wird die räumliche Spreizung über die aktive Oberfläche des Detektors in der Richtung geringer Divergenz von der Wellenlängendispersion innerhalb jeder Beugungsordnung dominiert, wie oben beschrieben. Auf diese Weise enthält jede von null verschiedene Beugungsordnung Signalinformationen über die zu messende Struktur aufgrund des spektralen Reflexionsvermögens (in der Richtung geringer Divergenz) und des Winkelreflexionsvermögens (in Richtung hoher Divergenz).In another aspect, the incident illumination beam of a WR-SXR metrology system is controlled to have a relatively high divergence in a direction transverse to the incident illumination beam and a relatively low divergence in a second direction transverse to the incident illumination beam, orthogonal to the first direction . In this way, the spatial spread across the active surface of the detector in the high divergence direction is orthogonal to the spatial spread across the active surface of the detector in the low divergence direction. The spatial spread over the active surface of the detector in the direction of high divergence is dominated by the angle of incidence due to the relatively high divergence. In contrast, the spatial spread across the active surface of the detector in the direction of low divergence is dominated by the wavelength dispersion within each diffraction order, as described above. In this way, each non-zero diffraction order contains signal information about the structure to be measured due to spectral reflectance (in the direction of low divergence) and angular reflectance (in the direction of high divergence).
In einigen Ausführungsformen projiziert die Fokussieroptik eines WR-SXR-Systems ein Bild der Beleuchtungsquelle auf die zu messende Probe, mit einer Verkleinerung von mindestens fünf (d.h. einem Vergrößerungsfaktor von 0,2 oder weniger) in einer Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl und keiner Vergrößerung in einer zweiten Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl orthogonal zur ersten Richtung. In einigen Ausführungsformen verwendet ein WR-SXR-System, wie hierin beschrieben, eine SXR-Beleuchtungsquelle mit einer Quellenfläche, die durch eine seitliche Abmessung von 20 Mikrometer oder weniger gekennzeichnet ist (d.h. die Quellengröße beträgt 20 Mikrometer oder weniger), mit einer geringen Ausgangsdivergenz (z. B. ungefähr 1 Milliradiant oder weniger) in einer beliebigen Richtung quer zum Beleuchtungsstrahl. In einigen Ausführungsformen wird eine Fokussieroptik verwendet mit einem Verkleinerungsfaktor von mindestens fünf (d.h projiziert ein Bild der Quelle auf den Wafer, das fünfmal kleiner ist als die Größe der Quelle) in einer ersten Richtung quer zum Strahl und ohne Vergrößerung in einer zweiten Richtung quer zum einfallenden Beleuchtungsstrahl orthogonal zur ersten Richtung. In diesem Beispiel wird der einfallende Beleuchtungsstrahl auf eine Probe projiziert mit einer Fleckgröße der einfallenden Beleuchtung von zwanzig Mikrometer oder weniger in der zweiten Richtung und vier Mikrometer oder weniger in der ersten Richtung. Außerdem wird der einfallende Beleuchtungsstrahl auf die Probe mit einer Divergenz des einfallenden Beleuchtungsstrahls von 1 Milliradiant oder weniger in der zweiten Richtung und 5 Milliradiant oder weniger in der ersten Richtung projiziert.In some embodiments, the focusing optics of a WR-SXR system projects an image of the illumination source onto the sample to be measured, with a reduction of at least five (i.e. a magnification factor of 0.2 or less) in a direction transverse to the incident illumination beam and no magnification in a second direction transverse to the incident illumination beam orthogonal to the first direction. In some embodiments, a WR-SXR system as described herein uses an SXR illumination source having a source area defined by a lateral dimension of 20 microns or less (ie, the source size is 20 microns or less), with a low output divergence (e.g., about 1 milliradian or less) in any direction across the illumination beam. In some embodiments, focusing optics are used with a reduction factor of at least five (i.e., projects an image of the source onto the wafer that is five times smaller than the size of the source) in a first direction across the beam and no magnification in a second direction across the incident illumination beam orthogonal to the first direction. In this example, the incident illumination beam is projected onto a sample with an incident illumination spot size of twenty microns or less in the second direction and four microns or less in the first direction. In addition, the incident illumination beam is projected onto the sample with an incident illumination beam divergence of 1 milliradian or less in the second direction and 5 milliradian or less in the first direction.
Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2019/0017946 beschreibt ein polychromatisches Weichröntgenreflektometersystem, das im Allgemeinen eine einfallende Beleuchtung mit relativ hoher Divergenz verwendet, und wird hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen. Jedoch liefern solche Systeme keine wellenlängenaufgelösten gebeugten Signale, wie hierin beschrieben.US Patent Publication No. 2019/0017946 describes a polychromatic soft x-ray reflectometer system that generally uses incident illumination with relatively high divergence and is incorporated herein by reference in its entirety. However, such systems do not provide wavelength-resolved diffracted signals as described herein.
Im Allgemeinen kann der Röntgenstrahl-Sammelpfad zwischen der zu messenden Probe und dem Detektor eines WR-SXR-Metrologiesystems jede Kombination von Elementen umfassen, die in dem Beleuchtungspfad verwendet werden, wie oben beschrieben.In general, the x-ray collection path between the sample to be measured and the detector of a WR-SXR metrology system can include any combination of elements used in the illumination path as described above.
In einigen Ausführungsformen werden Schlitze verwendet, die eine oder mehrere Beugungsordnungen blockieren. In einer Ausführungsform wird ein metallischer Strahlstopper verwendet, um die Reflexion nullter Ordnung zu blockieren.In some embodiments, slits are used that block one or more diffraction orders. In one embodiment, a metallic beam stopper is used to block the zero order reflection.
In einigen Ausführungsformen befindet sich ein räumlicher Dämpfer im Sammelpfad, um selektiv einen Teil des Lichts zu dämpfen, der einer oder mehreren Beugungsordnungen (z. B. der 0-ten Ordnung) aber nicht anderen Ordnungen zugeordnet ist. Auf diese Weise werden auf dem Detektor alle Ordnungen gleichzeitig im gleichen Dynamikbereich gemessen.In some embodiments, a spatial attenuator is located in the collection path to selectively attenuate a portion of the light associated with one or more diffractive orders (e.g., 0th order) but not other orders. In this way, all orders are measured simultaneously in the same dynamic range on the detector.
Im Allgemeinen ermöglichen die oben erwähnten optischen Elemente, die im Beleuchtungspfad, Sammelpfad oder in beiden angeordnet sind, eine unabhängige Steuerung der Zielgröße, des Photonenflusses und der Strahlform für jede Messung.In general, the aforementioned optical elements placed in the illumination path, collection path, or both allow independent control of target size, photon flux, and beam shape for each measurement.
In einem anderen weiteren Aspekt wird die Messleistung verbessert, indem man ein oder mehrere flüssige Materialien oder ein oder mehrere gasförmige Materialien auf das zu messende Ziel strömen lässt, um den Kontrast zwischen den gemessenen Materialien zu erhöhen. Eine weitere Beschreibung dieser Techniken wird in den
Im Allgemeinen umfasst das zu messende Ziel gemäß den hierin beschriebenen Systemen und Verfahren jede periodische oder halbperiodische Struktur in jedem Schritt eines Halbleiterherstellungsprozesses.In general, according to the systems and methods described herein, the target to be measured includes any periodic or semi-periodic structure in any step of a semiconductor manufacturing process.
In einigen Ausführungsformen wird ein WR-SXR-Metrologiesystem wie hierin beschrieben verwendet, um periodische Metrologieziele zu messen. Zum Beispiel zeigt
Im Allgemeinen wird die Verteilung der diffusen Streuung zwischen Bragg-Peaks durch zufälliges oder programmiertes Löschen von Elementen eines nominell periodischen Einheitszellenarrays erhöht. Die Winkelverteilung der diffusen Intensität ist proportional zum Quadrat des Strukturfaktors. Wenn dezimierte Metrologieziele verwendet werden, nimmt die Intensität der Bragg-Peaks ab, aber mehr Pixel enthalten einen Informationsgehalt ungleich null, da das Streulicht über mehr Pixel verteilt wird. Da modellbasierte Messungen Informationen von allen Pixeln verwenden können, verbessert die Gesamterhöhung des Informationsgehalts der Messung die Messpräzision und -genauigkeit. Im Allgemeinen nimmt die Bragg-Peak-Intensität ab, wenn der Anteil der gelöschten Zellen zunimmt. Die gewünschte Dezimierung des Metrologieziels maximiert den Gesamtinformationsgehalt der Messung. In einigen Beispielen lösen dezimierte Metrologieziele eine Mehrdeutigkeit auf, die in Fällen auftritt, in denen der Strukturfaktor eines Metrologieziels an einer großen Teilmenge von Bragg-Peak-Positionen null ist (z. B. eine Rechteckwelle bei einem Tastgrad von 50 %). Ein WR-SXR-Metrologiesystem kann verwendet werden, um ein dezimiertes Metrologieziel in einem sequentiellen Betriebsmodus mit einer einzigen Wellenlänge oder in einem gleichzeitigen Betriebsmodus mit mehreren Wellenlängen zu messen.In general, the diffuse scattering distribution between Bragg peaks is increased by randomly or programmed erasing elements of a nominally periodic unit cell array. The angular distribution of the diffuse intensity is proportional to the square of the structure factor. When depleted metrology targets are used, the intensity of the Bragg peaks decreases, but more pixels contain non-zero information content as the scattered light is spread over more pixels. Because model-based measurements can use information from all pixels, the overall increase in the information content of the measurement improves measurement precision and accuracy. In general, the Bragg peak intensity decreases as the proportion of erased cells increases. The desired decimation of the metrology target maximizes the overall information content of the measurement. In some examples, decimated metrology targets resolve an ambiguity that arises in cases where the structure factor of a metrology target is zero at a large subset of Bragg peak locations (e.g., a square wave at a 50% duty cycle). A WR-SXR metrology system can be used to measure a depleted metrology target in a single wavelength sequential mode of operation or in a multiple wavelength simultaneous mode of operation.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Metrologieziel eine allgemeine oder spezifische Aperiodizität, die ausgewählt ist, um Signalinformationen zu maximieren und somit die Erfassungszeit zu minimieren. Designregeln für logische Standardzellenarrays platzieren primitive Elemente auf einem festen Raster und steuern die Musterdichte-Schwankungen in engen Grenzen. Die Metrologie logischer Strukturen konzentriert sich darauf, eine hochpräzise Schätzung der durchschnittlichen Merkmalsgröße und -trennung in einem lokalen Bereich zu erreichen. Belegung und Periodizität sind nicht von Interesse, da diese Aspekte im Lithographieprozess gut kontrolliert werden. Ein Metrologieziel für logische Strukturen optimiert die Intensitätsverteilung derart, dass der Streufluss in Winkelbereichen erhöht wird, die einen hohen Informationsgehalt bezüglich des gewünschten Merkmalsparametersatzes enthalten. In einem Beispiel umfasst ein Metrologieziel eine Grenzregion, um den Informationsgehalt der Beugung durch eine zentrale Region zu verbessern.In some embodiments, a metrology target includes a general or specific aperiodicity selected to maximize signal information and thus minimize acquisition time. Design rules for standard logic cell arrays place primitive elements on a fixed grid and tightly control pattern density variations. Logical structure metrology focuses on achieving a high-precision estimate of average feature size and separation in a local area. Occupancy and periodicity are not of interest as these aspects are well controlled in the lithography process. A metrology target for logical structures optimizes the intensity distribution in such a way that the leakage flux is increased in angular ranges that contain a high information content with regard to the desired feature parameter set. In one example, a metrology target includes a border region to enhance the information content of diffraction through a central region.
In einem anderen weiteren Aspekt verwendet ein WR-SXR-Metrologiesystem mehrere Detektoren. In einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Beugungsordnungen von einem ersten Detektor gesammelt, und andere Beugungsordnungen werden von einem anderen Detektor gesammelt.In another further aspect, a WR-SXR metrology system uses multiple detectors. In some embodiments, one or more diffraction orders are collected by a first detector and other diffraction orders are collected by another detector.
In einigen Ausführungsformen ist der Detektor 170 konfiguriert, um Röntgenwellenlängen zu messen, und der Detektor 171 ist konfiguriert, um Röntgenwellenlängen, Ultraviolettwellenlängen, sichtbare Wellenlängen, Infrarotwellenlängen oder eine beliebige Kombination davon zu messen. In der in
In einem weiteren Aspekt wird die Position eines Detektors eines WR-SXR-Metrologiesystems aktiv gesteuert, um von dem zu messenden Ziel reflektierte Strahlung einzufangen. In einigen Ausführungsformen übermittelt das Computersystem 130 Steuerbefehle (nicht gezeigt) an Aktoren (nicht gezeigt), die mit dem Detektor 119 gekoppelt sind, die bewirken, dass die aktive Oberfläche des Detektors 119 in Bezug auf das gesammelte Licht geneigt oder verschoben wird.In another aspect, the position of a detector of a WR-SXR metrology system is actively controlled to capture radiation reflected from the target to be measured. In some embodiments,
In einigen Ausführungsformen ermöglicht WR-SXR Messungen an Designregel-Zielen, da die Beleuchtungswellenlänge(n) kürzer sind als die Periode der gemessenen Strukturen. Dies bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber der bestehenden Technologie, bei der Messungen an Zielen durchgeführt werden, die größer als die Designregel-Ziele sind. Die Verwendung von WR-SXR-Wellenlängen ermöglicht das Zieldesign bei Prozessdesignregeln, d. h. keine „Nicht-Null-Offsets“.In some embodiments, WR-SXR enables measurements on design rule targets since the illumination wavelength(s) are shorter than the period of the structures being measured. This offers a significant advantage over existing technology where measurements are made on targets larger than the design rule targets. Using WR-SXR wavelengths enables target design in process design rules, i. H. no "non-zero offsets".
Ein Metrologieziel für WR-SXR-Messungen kann eindimensionale periodische Arrays oder zweidimensionale periodische Arrays umfassen. Interessierende Parameter, die von WR-SXR gemessen werden, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Abmessungsinformationen über eine Probe (z. B. Schichtdicken, Gitterhöhen, kritische Abmessungen, Seitenwandwinkel, Overlay, Ätzplatzierungsfehler) und Materialinformationen (z. B. Materialzusammensetzung).A metrology target for WR-SXR measurements can include one-dimensional periodic arrays or two-dimensional periodic arrays. Parameters of interest measured by WR-SXR include, but are not limited to, dimensional information about a sample (e.g. layer thicknesses, lattice heights, critical dimensions, sidewall angles, overlay, etch placement errors) and material information (e.g. material composition) .
In einigen Ausführungsformen ist die Beleuchtungsquelle 110 eine LPP-Lichtquelle mit einer Quellengröße von 10 Mikrometer oder weniger, und die Fokussieroptik 111 weist einen Verkleinerungsfaktor von ungefähr 10 auf. Dies ermöglicht es dem WR-SXR-Metrologiewerkzeug 300, Beleuchtungslicht auf ein Metrologieziel mit Abmessungen von 1-2 Mikrometern zu fokussieren. Durch Fokussieren des einfallenden Beleuchtungslichts auf eine Beleuchtungsfleckgröße von 1-2 Mikrometern ermöglicht das WR-SXR-Metrologiewerkzeug 300 die Messung von Zielen mit kritischen Abmessungen und Overlayzielen, die sich im Die befinden, anstatt sich auf größere Metrologieziele in den Waferritzlinienbereichen zu verlassen.In some embodiments, the
Die Möglichkeit, Ziele mit Abmessungen von 1-2 Mikrometern zu messen, reduziert die Waferfläche, die für spezialisierte Metrologieziele bestimmt ist. Darüber hinaus ermöglicht die Möglichkeit, Ziele mit Abmessungen von 1-2 Mikrometern zu messen, die direkte Messung von Bauelementstrukturen anstelle von speziellen Metrologiezielen. Die direkte Messung von Bauelementstrukturen eliminiert den Zielzu-Bauelement-Fehler. Dadurch wird die Messqualität deutlich verbessert. Darüber hinaus ermöglichen Messungen von In-Die-Zielen die Charakterisierung der Parametervariation innerhalb des Die. Beispielhafte interessierende Parameter umfassen kritische Abmessungen, Overlay und Kantenplatzierungsfehler, wie etwa Endlinienverkürzung, Linie-zu-Kontakt-Abstand usw.The ability to measure targets as small as 1-2 microns reduces the wafer area dedicated to specialized metrology targets. In addition, the ability to measure targets as small as 1-2 microns allows direct measurement of device structures instead of dedicated metrology targets. Direct measurement of device structures eliminates target-to-device error. This significantly improves the measurement quality. In addition, measurements of in-die targets allow characterization of the parameter variation within the die. Example parameters of interest include critical dimensions, overlay, and edge placement errors such as endline shortening, line-to-contact spacing, etc.
In einigen Ausführungsformen werden die Röntgenbeleuchtungsquelle 110, die Fokussieroptik 111, die Schlitze 112 und 113 oder eine beliebige Kombination davon in derselben atmosphärischen Umgebung (z. B. Gasspülumgebung) wie die Probe 101 gehalten. In einigen Ausführungsformen ist jedoch die optische Weglänge zwischen diesen Elementen und innerhalb eines dieser Elemente lang, und Röntgenstreuung und -absorption in Luft tragen zum Rauschen und zur Signaldämpfung des Bildes auf dem Detektor bei. Daher werden in einigen Ausführungsformen die Röntgenbeleuchtungsquelle 110, und/oder die Fokussieroptik 111 und/oder die Schlitze 112 und 113 in einer lokalisierten Vakuumumgebung gehalten. In der in
In ähnlicher Weise ist in einigen Ausführungsformen die optische Weglänge zwischen der Probe 101 und dem Detektor 119 (d. h. der Sammelstrahlengang) lang und die Röntgenstreuung und -absorption in Luft trägt zu Rauschen und Dämpfung des Bildes auf dem Detektor bei. Daher wird in bevorzugten Ausführungsformen ein erheblicher Teil der Länge des Sammelstrahlengangs zwischen der Probe 101 und dem Detektor 119 in einer lokalisierten Vakuumumgebung gehalten, die von der Probe (z. B. Probe 101) durch ein Vakuumfenster (z. B. Vakuumfenster 124) getrennt ist. In einigen Ausführungsformen wird der Röntgendetektor 119 in derselben lokalisierten Vakuumumgebung gehalten wie der Strahlengangabschnitt zwischen der Probe 101 und dem Detektor 119. Wie beispielsweise in
In einigen anderen Ausführungsformen wird der Röntgendetektor 119 in derselben atmosphärischen Umgebung (z. B. Gasspülumgebung) wie die Probe 101 gehalten. Dies kann vorteilhaft sein, um Wärme vom Detektor 119 abzuführen. Allerdings ist es in diesen Ausführungsformen vorzuziehen, einen signifikanten Teil des Strahlengangabschnitts zwischen der Probe 101 und dem Detektor 119 in einer lokalisierten Vakuumumgebung innerhalb einer Vakuumkammer zu halten.In some other embodiments,
In einigen Ausführungsformen wird das gesamte optische System, einschließlich der Probe 101, im Vakuum gehalten. Im Allgemeinen sind jedoch die Kosten im Zusammenhang mit dem Halten der Probe 101 im Vakuum aufgrund der Komplexität, die mit der Konstruktion des Probenpositionierungssystems 140 verbunden ist, hoch.In some embodiments, the entire optical system, including the
In einem anderen weiteren Aspekt ist das Computersystem 130 dazu konfiguriert, ein Strukturmodell (z. B. ein geometrisches Modell, ein Materialmodell oder ein kombiniertes Geometrie- und Materialmodell) einer gemessenen Struktur einer Probe zu generieren, ein WR-SXR-Antwortmodell zu generieren, das mindestens einen geometrischen Parameter aus dem Strukturmodell beinhaltet, und nach mindestens einem Probenparameterwert zu lösen durch Ausführen einer Anpassungsanalyse von WR-SXR-Messdaten mit dem WR-SXR-Antwortmodell. Die Analyse-Maschine dient zum Vergleich der simulierten WR-SXR-Signale mit Messdaten und ermöglicht so die Bestimmung von geometrischen sowie Materialeigenschaften wie der Elektronendichte der Probe. In der in
In einigen Beispielen wird die Anpassung von modellierten Daten an experimentelle Daten durch Minimieren eines Chi-Quadrat-Werts erreicht. Beispielsweise kann für WR-SXR-Messungen ein Chi-Quadrat-Wert als
Wobei
Gleichung (2) geht davon aus, dass die mit verschiedenen Kanälen verbundenen Unsicherheiten unkorreliert sind. In Beispielen, in denen die mit den verschiedenen Kanälen verbundenen Unsicherheiten korreliert sind, kann eine Kovarianz zwischen den Unsicherheiten berechnet werden. In diesen Beispielen kann ein Chi-Quadrat-Wert für WR-SXR-Messungen als
In einigen Beispielen löst das Anpassungsanalysemodul 185 nach mindestens einem Probenparameterwert auf, indem es eine Anpassungsanalyse an WR-SXR-Messdaten 135 mit dem WR-SXR-Antwortmodell 184 durchführt. In einigen Beispielen ist
Wie oben beschrieben, wird die Anpassung von WR-SXR-Daten durch Minimierung von Chi-Quadrat-Werten erreicht. Im Allgemeinen kann die Anpassung von WR-SXR-Daten jedoch durch andere Funktionen erreicht werden.As described above, fitting WR-SXR data is achieved by minimizing chi-square values. However, in general, customization of WR-SXR data can be achieved through other functions.
In einem anderen weiteren Aspekt ist das Computersystem 130 konfiguriert, um ein Eingabe-Ausgabe-Modell (z. B. ein neuronales Netzmodell, ein Signalantwort-Metrologiemodell usw.) zu trainieren, das WR-SXR-Messdaten auf Werte eines oder mehrerer interessierender Parameter abbildet, die die zu messenden Struktur charakterisieren (z.B. ein geometrischer Parameter, der die zu messende Struktur beschreibt). Darüber hinaus ist das Computersystem 130 so konfiguriert, dass es das Eingabe-Ausgabe-Modell verwendet, um Werte von interessierenden Parametern basierend auf WR-SXR-Messdaten zu schätzen.In another further aspect, the
WR-SXR-Daten können mit einer Reihe von Datenanpassungs- und Optimierungstechniken und -technologien analysiert werden, darunter: Bibliotheken, Modelle schnell reduzierter Ordnung, Regression, maschinelle Lernalgorithmen wie neuronale Netze und Support-Vektor-Maschinen (SVM), Dimensionalitäts-Reduktionsalgorithmen, z. B. PCA (Hauptkomponentenanalyse), ICA (unabhängige Komponentenanalyse) und LLE (lokal-lineare Einbettung), spärliche Darstellung wie Fourier- oder Wavelet-Transformation, Kalman-Filter, Algorithmen zur Förderung der Übereinstimmung von gleichen oder unterschiedlichen Werkzeugtypen und andere.WR-SXR data can be analyzed using a range of data fitting and optimization techniques and technologies including: libraries, fast reduced order models, regression, machine learning algorithms such as neural networks and support vector machines (SVM), dimensionality reduction algorithms, e.g. B. PCA (principal component analysis), ICA (independent component analysis) and LLE (local linear embedding), sparse representation like Fourier or wavelet transform, Kalman filters, algorithms to promote matching of same or different tool types and others.
WR-SXR-Daten können auch durch Algorithmen analysiert werden, die keine Modellierung, Optimierung und/oder Anpassung beinhalten, z.B. US-Patentveröffentlichung Nr.
Die Analyse von WR-SXR-Messdaten ist für jede Art von WR-SXR-Technologie vorteilhaft, die eine Empfindlichkeit für interessierende geometrische und/oder Materialparameter bietet. Probenparameter können deterministisch (z. B. CD, SWA usw.) oder statistisch (z. B. rms-Höhe der Seitenwandrauheit, Rauheitskorrelationslänge usw.) sein, solange geeignete Modelle zur Beschreibung der WR-SXR-Strahlwechselwirkung mit der Probe verwendet werden.Analysis of WR-SXR measurement data is beneficial for any type of WR-SXR technology that offers sensitivity to geometric and/or material parameters of interest. Sample parameters can be deterministic (e.g. CD, SWA, etc.) or statistical (e.g. rms sidewall roughness level, roughness correlation length, etc.) as long as appropriate models are used to describe the WR-SXR beam interaction with the sample.
Im Allgemeinen ist das Computersystem 130 so konfiguriert, dass es auf Modellparameter in Echtzeit unter Verwendung von Real-Time-Critical-Dimensioning (RTCD) zugreift, oder es kann auf Bibliotheken von vorberechneten Modellen zugreifen, um einen Wert von mindestens einem Probenparameterwert, der mit der Probe 101 assoziiert ist, zu bestimmen. Im Allgemeinen kann irgendeine Form von CD-Maschine verwendet werden, um den Unterschied zwischen zugewiesenen CD-Parametern einer Probe und CD-Parametern, die mit der gemessenen Probe verbunden sind, zu bewerten. Beispielhafte Verfahren und Systeme zum Berechnen von Probenparameterwerten sind im US-Patent Nr.
In einigen Beispielen verbessert die Modellbildungs- und Analyse-Maschine 180 die Genauigkeit der gemessenen Parameter durch eine beliebige Kombination aus Seitwärts-Kopplungs-Analyse, Vorwärts-Kopplungs-Analyse und Parallelanalyse. Seitwärts-Kopplungs-Analyse bezieht sich auf die Heranziehung mehrerer Datensätze von verschiedenen Bereichen derselben Probe und das Übergeben gemeinsamer Parameter, die aus dem ersten Datensatz bestimmt wurden, an den zweiten Datensatz zur Analyse. Die Vorwärts-Kopplungs-Analyse bezieht sich auf die Heranziehung von Datensätzen von verschiedenen Proben und die Weitergabe gemeinsamer Parameter an nachfolgende Analysen unter Verwendung eines schrittweisen, exakt kopierenden Parameter-Vorwärtskopplungs-Ansatzes. Parallelanalyse bezieht sich auf die parallele oder gleichzeitige Anwendung einer nichtlinearen Anpassungsmethodik auf mehrere Datensätze, bei denen mindestens ein gemeinsamer Parameter während der Anpassung gekoppelt wird.In some examples, the modeling and
Multiple Werkzeug- und Strukturanalyse bezieht sich auf eine Vorwärts-Kopplungs-, Seitwärts-Kopplungs- oder Parallelanalyse basierend auf Regression, einer Nachschlagetabelle (d. h. „Bibliotheks“-Abgleich) oder einem anderen Anpassungsverfahren für mehrere Datensätze. Beispielhafte Verfahren und Systeme für die Multiple Werkzeug- und Strukturanalyse sind in dem
In einem anderen weiteren Aspekt wird eine anfängliche Schätzung von Werten eines oder mehrerer interessierender Parameter basierend auf WR-SXR-Messungen bestimmt, die bei einer einzigen Orientierung des einfallenden Röntgenstrahls in Bezug auf das Metrologieziel durchgeführt werden. Die anfänglichen, geschätzten Werte werden als Startwerte der interessierenden Parameter für eine Regression des Messmodells mit Messdaten implementiert, die aus WR-SXR-Messungen bei mehreren Orientierungen gesammelt wurden. Auf diese Weise wird mit relativ geringem Rechenaufwand eine genaue Schätzung eines interessierenden Parameters bestimmt und durch Implementieren dieser genauen Schätzung als Ausgangspunkt für eine Regression über einen viel größeren Datensatz wird eine verfeinerte Schätzung des interessierenden Parameters mit weniger Gesamtrechenaufwand erhalten.In another further aspect, an initial estimate of values of one or more parameters of interest is determined based on WR-SXR measurements performed at a single orientation of the incident x-ray beam with respect to the metrology target. The initial estimated values are implemented as starting values of the parameters of interest for a regression of the measurement model with measurement data collected from WR-SXR measurements at multiple orientations. In this way, an accurate estimate of a parameter of interest is determined with relatively little computational effort, and by implementing this accurate estimate as a starting point for a regression over a much larger data set, a refined estimate of the parameter of interest is obtained with less overall computational effort.
In einem anderen Aspekt umfasst das Metrologiewerkzeug 100 ein Computersystem (z. B. Computersystem 130), das konfiguriert ist, um die hierin beschriebene Strahlsteuerungsfunktionalität zu implementieren. In der in
Wie in
In einem weiteren Aspekt werden WR-SXR-Messdaten verwendet, um ein Bild einer gemessenen Struktur basierend auf den gemessenen Intensitäten der erfassten Beugungsordnungen zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen wird ein WR-SXR-Antwortfunktionsmodell verallgemeinert, um die Streuung von einem generischen Elektronendichtenetz zu beschreiben. Das Anpassen dieses Modells an die gemessenen Signale, während die modellierten Elektronendichten in diesem Netz eingeschränkt werden, um Kontinuität und spärliche Kanten zu erzwingen, liefert ein dreidimensionales Bild der Probe.In another aspect, WR-SXR measurement data is used to generate an image of a measured structure based on the measured intensities of the detected diffraction orders. In some embodiments, a WR-SXR response function model is generalized to describe scattering from a generic electron density mesh. Fitting this model to the measured signals while constraining the modeled electron densities in this mesh to enforce continuity and sparse edges provides a three-dimensional image of the sample.
Obwohl die geometrische, modellbasierte, parametrische Inversion für die auf WR-SXR-Messungen basierende Metrologie der kritischen Dimension (CD-Metrologie) bevorzugt ist, sind WR-SXR-Messdaten nützlich, um Modellfehler zu identifizieren und zu korrigieren, wenn die gemessene Probe von den Annahmen des geometrischen Modells abweicht.Although geometric, model-based, parametric inversion is preferred for WR-SXR measurement-based critical dimension metrology (CD metrology), WR-SXR measurement data is useful to identify and correct model errors when the measured sample is of deviates from the assumptions of the geometric model.
In einigen Beispielen wird das Bild mit strukturellen Eigenschaften verglichen, die durch eine geometrische, modellbasierte parametrische Inversion derselben Scatterometrie-Messdaten geschätzt wurden. Abweichungen werden verwendet, um das geometrische Modell der gemessenen Struktur zu aktualisieren und die Messleistung zu verbessern. Die Fähigkeit zur Konvergenz zu einem genauen parametrischen Messmodell ist besonders wichtig, wenn integrierte Schaltungen gemessen werden, um ihren Herstellungsprozess zu steuern, zu überwachen und Fehler darin zu beheben.In some examples, the image is compared to structural features estimated by a geometric, model-based parametric inversion of the same scatterometry measurement data. Deviations are used to update the geometric model of the measured structure and improve measurement performance. The ability to converge to an accurate parametric measurement model is particularly important when measuring integrated circuits to control, monitor and troubleshoot their manufacturing process.
In einigen Beispielen ist das Bild eine zweidimensionale (2-D) Karte der Elektronendichte, des Absorptionsvermögens, des komplexen Brechungsindex oder einer Kombination dieser Materialeigenschaften. In einigen Beispielen ist das Bild eine dreidimensionale (3-D) Karte der Elektronendichte, des Absorptionsvermögens, des komplexen Brechungsindex oder einer Kombination dieser Materialeigenschaften. Die Karte wird unter Verwendung relativ weniger physikalischer Beschränkungen erzeugt. In einigen Beispielen werden ein oder mehrere interessierende Parameter, wie etwa kritische Dimension (CD), Seitenwandwinkel (SWA), Overlay, Kantenplatzierungsfehler, Teilungsgang usw., direkt aus der resultierenden Karte geschätzt. In einigen anderen Beispielen ist die Karte zum Debuggen des Waferprozesses nützlich, wenn die Probengeometrie oder die Materialien nach außerhalb des Bereichs der erwarteten Werte abweichen, der von einem parametrischen Strukturmodell in Betracht gezogen wird, das für modellbasierte CD-Messungen verwendet wird. In einem Beispiel werden die Unterschiede zwischen der Karte und einer Wiedergabe der Struktur, die durch das parametrische Strukturmodell gemäß seinen gemessenen Parametern vorhergesagt wird, verwendet, um das parametrische Strukturmodell zu aktualisieren und seine Messleistung zu verbessern. Weitere Einzelheiten sind in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2015/0300965 beschrieben, deren Inhalt hiermit vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird. Weitere Einzelheiten sind in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2015/0117610 beschrieben, deren Inhalt hiermit vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird.In some examples, the image is a two-dimensional (2-D) map of electron density, absorbance, complex refractive index, or a combination of these material properties. In some examples, the image is a three-dimensional (3-D) map of electron density, absorbance, complex refractive index, or a combination of these material properties. The map is created using relatively few physical constraints. In some examples, one or more parameters of interest, such as critical dimension (CD), sidewall angle (SWA), overlay, edge placement error, pitch pitch, etc. are estimated directly from the resulting map. In some other examples, the map is useful for debugging the wafer process when the sample geometry or materials deviate outside the range of expected values considered by a parametric structure model used for model-based CD measurements. In one example, the differences between the map and a representation of the structure predicted by the parametric structure model according to its measured parameters are used to update the parametric structure model and improve its measurement performance. Further details are described in US Patent Publication No. 2015/0300965, the entire content of which is hereby incorporated by reference. Further details are described in US Patent Publication No. 2015/0117610, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.
In einem weiteren Aspekt wird die Modellbildungs- und Analysemaschine 180 verwendet, um Modelle für eine kombinierte Röntgen- und optische Messanalyse zu erzeugen. In einigen Beispielen basieren optische Simulationen beispielsweise auf einer Rigorous-Coupled-Wave-Analysis (RCWA), bei der die Maxwell-Gleichungen gelöst werden, um optische Signale wie Reflexionsvermögen für verschiedene Polarisationen, ellipsometrische Parameter, Phasenänderung usw. zu berechnen.In another aspect, the modeling and
Werte eines oder mehrerer interessierender Parameter werden basierend auf einer kombinierten Anpassungsanalyse der erfassten Intensitäten der Röntgenbeugungsordnungen bei den mehreren unterschiedlichen Einfallswinkeln und erfassten optischen Intensitäten mit einem kombinierten, geometrisch parametrisierten Antwortmodell bestimmt. Die optischen Intensitäten werden durch ein optisches Metrologiewerkzeug gemessen, das mechanisch in ein Röntgenmetrologiesystem integriert sein kann oder nicht, wie beispielsweise das in
Es sollte erkannt werden, dass die verschiedenen Schritte, die in der gesamten vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, von einem einzelnen Computersystem 130 oder alternativ von einem System 130 mit mehreren Computern ausgeführt werden können. Darüber hinaus können verschiedene Untersysteme des Systems 100, wie beispielsweise das Probenpositionierungssystem 140, ein Computersystem umfassen, das zum Ausführen mindestens eines Teils der hier beschriebenen Schritte geeignet ist. Daher sollte die obige Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung interpretiert werden, sondern lediglich als Veranschaulichung. Ferner können das eine oder die mehreren Computersysteme 130 konfiguriert sein, um einen oder mehrere andere Schritte einer beliebigen der hierin beschriebenen Verfahrensausführungsformen durchzuführen.It should be appreciated that the various steps described throughout the present disclosure may be performed by a
Darüber hinaus kann das Computersystem 130 mit der Röntgenbeleuchtungsquelle 110, den Strahlformungsschlitzen 112 und 113, dem Fokussieroptik-Aktorsystem 115, dem Probenpositionierungssystem 140 und dem Detektor 119 auf jede im Stand der Technik bekannte Weise kommunikativ gekoppelt sein. Zum Beispiel können das eine oder die mehreren Computersysteme 130 mit Computersystemen verbunden sein, die mit der Röntgenbeleuchtungsquelle 110, den Strahlformungsschlitzen 112 und 113, dem Fokussieroptik-Aktorsystem 115, dem Probenpositionierungssystem 140 oder dem Detektor 119 verbunden sind. In einem anderen Beispiel können die Röntgenbeleuchtungsquelle 110, die Strahlformungsschlitze 112 und 113, das Fokussieroptik-Aktorsystem 115, das Probenpositionierungssystem 140 und der Detektor 119 direkt durch ein einzelnes Computersystem gesteuert werden, das an das Computersystem 130 gekoppelt ist.In addition,
Das Computersystem 130 kann dazu konfiguriert sein, Daten oder Informationen von den Subsystemen des Systems zu empfangen und/oder zu erfassen (z. B. Röntgenbeleuchtungsquelle 110, Strahlformungsschlitze 112 und 113, Fokussieroptik-Aktorsystem 115, Probenpositionierungssystem 140, Detektor 119 und dergleichen) durch ein Übertragungsmedium, das drahtgebundene und/oder drahtlose Teile beinhalten kann. Auf diese Weise kann das Übertragungsmedium als Datenverbindung zwischen dem Computersystem 130 und anderen Subsystemen des Systems 100 dienen.
Das Computersystem 130 des Metrologiesystems 100 kann konfiguriert sein, um Daten oder Informationen (z. B. Messergebnisse, Modellierungseingaben, Modellierungsergebnisse usw.) von anderen Systemen zu empfangen und/oder zu erfassen, durch ein Übertragungsmedium, das drahtgebundene und/oder drahtlose Teile umfassen kann. Auf diese Weise kann das Übertragungsmedium als Datenverbindung zwischen dem Computersystem 130 und anderen Systemen (z. B. integriertem Speicher im Metrologiesystem 100, externem Speicher oder externen Systemen) dienen. Zum Beispiel kann das Computersystem 130 dazu konfiguriert sein, Messdaten (z. B. Signale 135) von einem Speichermedium (d. h. Speicher 132 oder 190) über eine Datenverbindung zu empfangen. Beispielsweise können unter Verwendung des Detektors 119 erhaltene Spektralergebnisse in einer permanenten oder semipermanenten Speichervorrichtung (z. B. Speicher 132 oder 190) gespeichert werden. Dabei können die Messergebnisse aus einem integrierten Speicher oder aus einem externen Speichersystem importiert werden. Darüber hinaus kann das Computersystem 130 Daten über ein Übertragungsmedium an andere Systeme senden. Zum Beispiel können durch das Computersystem 130 bestimmte Probenparameterwerte 186 in einer permanenten oder semipermanenten Speichervorrichtung (z. B. Speicher 190) gespeichert werden. Dabei können Messergebnisse in ein anderes System exportiert werden.The
Das Computersystem 130 kann ein Personalcomputersystem, ein Mainframe-Computersystem, eine Workstation, einen Bildcomputer, einen Parallelprozessor oder eine beliebige andere in der Technik bekannte Vorrichtung umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen kann der Begriff „Computersystem“ breit definiert werden, um jede Vorrichtung mit einem oder mehreren Prozessoren zu umfassen, die Anweisungen von einem Speichermedium ausführen.The
Programmanweisungen 134, die Verfahren implementieren, wie die hierin beschriebenen, können über ein Übertragungsmedium, wie etwa eine Leitung, ein Kabel oder eine drahtlose Übertragungsverbindung übertragen werden. Wie beispielsweise in
In Block 501 wird eine Menge weicher Röntgenstrahlung von einer Röntgenbeleuchtungsquelle erzeugt. Die weiche Röntgenstrahlung umfasst mehrere Beleuchtungswellenlängen innerhalb eines Photonenenergiebereichs von 10 Elektronenvolt bis 5.000 Elektronenvolt. Die Menge der weichen Röntgenstrahlung wird auf ein auf einem Halbleiterwafer hergestelltes Metrologieziel als Röntgenbeleuchtungsstrahl gerichtet, der auf den Halbleiterwafer mit einem nominalen streifenden Einfallswinkel zwischen 1 und 45 Grad einfällt.In
In Block 502 wird eine erste Menge an Röntgenstrahlung, die von dem Metrologieziel als Reaktion auf den einfallenden Röntgenbeleuchtungsstrahl in mehrere unterschiedliche Beugungsordnungen gestreut wird, erfasst.At
In Block 503 wird eine erste Vielzahl von Messsignalen erzeugt. Jedes der ersten Vielzahl von Messsignalen zeigt die erfasste Menge an Röntgenstrahlung an einer anderen Stelle auf einer aktiven Oberfläche eines ersten Detektors an. Die erste Vielzahl von Messsignalen zeigt auch eine bestimmte Wellenlänge der mehreren Beleuchtungswellenlängen an, die zu einer bestimmten Beugungsordnung der mehreren unterschiedlichen Beugungsordnungen gebeugt wird.In
In Block 504 wird ein Wert eines interessierenden Parameters, der das Metrologieziel charakterisiert, basierend auf der Vielzahl der Messsignale bestimmt.In
In einigen Ausführungsformen werden Scatterometriemessungen, wie hierin beschrieben, als Teil eines Fertigungsverfahrenswerkzeugs implementiert. Beispiele für Fertigungsverfahrenswerkzeuge umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, lithographische Belichtungswerkzeuge, Filmabscheidungswerkzeuge, Implantationswerkzeuge und Ätzwerkzeuge. Auf diese Weise werden die Ergebnisse einer WR-SXR-Analyse verwendet, um einen Herstellungsprozess zu steuern. In einem Beispiel werden von einem oder mehreren Zielen gesammelte WR-SXR-Messdaten an ein Fertigungsverfahrenswerkzeug gesendet. Die WR-SXR-Messdaten werden wie hier beschrieben analysiert, und die Ergebnisse werden verwendet, um den Betrieb des Fertigungsverfahrenswerkzeugs anzupassen, um Fehler bei der Herstellung von Halbleiterstrukturen zu reduzieren.In some embodiments, scatterometry measurements as described herein are implemented as part of a manufacturing process tool. Examples of manufacturing process tools include, but are not limited to, lithographic exposure tools, film deposition tools, implant tools, and etch tools. In this way, the results of a WR-SXR analysis are used to control a manufacturing process. In one example, WR-SXR measurement data collected from one or more targets is sent to a manufacturing process tool. The WR-SXR measurement data is analyzed as described herein and the results are used to adjust the operation of the manufacturing process tool to reduce errors in the fabrication of semiconductor structures.
Scatterometriemessungen, wie hierin beschrieben, können verwendet werden, um Eigenschaften einer Vielzahl von Halbleiterstrukturen zu bestimmen. Beispielhafte Strukturen umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, FinFETs, niedrigdimensionale Strukturen wie Nanodrähte oder Graphen, Sub-10-nm-Strukturen, lithografische Strukturen, Through-Substrate-Vias (TSVs), Speicherstrukturen wie DRAM, DRAM 4F2, FLASH, MRAM und Speicherstrukturen mit hohem Seitenverhältnis. Beispielhafte strukturelle Eigenschaften umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, geometrische Parameter wie Linienkantenrauheit, Linienbreitenrauheit, Porengröße, Porendichte, Seitenwandwinkel, Profil, kritische Abmessung, Teilung, Dicke, Overlay und Materialparameter wie Elektronendichte, Zusammensetzung, Kornstruktur, Morphologie, Spannung, Dehnung, und Elementidentifikation. In einigen Ausführungsformen ist das Metrologieziel eine periodische Struktur. In einigen anderen Ausführungsformen ist das Metrologieziel aperiodisch.Scatterometry measurements as described herein can be used to determine properties of a variety of semiconductor structures. Exemplary structures include, but are not limited to, FinFETs, low-dimensional structures such as nanowires or graphene, sub-10 nm structures, lithographic structures, through-substrate vias (TSVs), memory structures such as DRAM, 4F2 DRAM, FLASH, MRAM and high aspect ratio memory structures. Exemplary structural properties include, but are not limited to, geometric parameters such as line edge roughness, line width roughness, pore size, pore density, sidewall angle, profile, critical dimension, pitch, thickness, overlay, and material parameters such as electron density, composition, grain structure, morphology, stress, strain, and element identification. In some embodiments, the metrology target is a periodic structure. In some other embodiments, the metrology target is aperiodic.
In einigen Beispielen werden Messungen kritischer Abmessungen, von Dicken, von Overlay und von Materialeigenschaften von Halbleiterstrukturen mit hohem Seitenverhältnis, darunter, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Spin-Transfer-Torque-Direktzugriffsspeicher (STT-RAM), dreidimensionale NAND-Speicher (3D-NAND) oder vertikale NAND-Speicher (V-NAND), dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM), dreidimensionale FLASH-Speicher (3D-FLASH), resistive Direktzugriffsspeicher (Re-RAM) und Phasenwechsel-Direktzugriffsspeicher (PC-RAM) mit WR-SXR-Metrologiesystemen wie hierin beschrieben durchgeführt.In some examples, measurements of critical dimensions, thickness, overlay, and material properties of high aspect ratio semiconductor structures including, but not limited to, spin-transfer-torque random access memory (STT-RAM), three-dimensional NAND memory (3D -NAND) or vertical NAND memory (V-NAND), dynamic random access memory (DRAM), three-dimensional FLASH memory (3D-FLASH), resistive random access memory (Re-RAM), and phase change random access memory (PC-RAM) with WR-SXR - metrology systems as described herein.
Wie hierin beschrieben, umfasst der Begriff „kritische Abmessung“ jede kritische Abmessung einer Struktur (z. B. untere kritische Abmessung, mittlere kritische Abmessung, obere kritische Abmessung, Seitenwandwinkel, Gitterhöhe usw.), eine kritische Abmessung zwischen beliebigen zwei oder mehr Strukturen (z.B. Abstand zwischen zwei Strukturen) und eine Verschiebung zwischen zwei oder mehr Strukturen (z.B. Overlayverschiebung zwischen sich überlagernden Gitterstrukturen usw.). Strukturen können dreidimensionale Strukturen, gemusterte Strukturen, Overlaystrukturen usw. beinhalten.As described herein, the term "critical dimension" includes any critical dimension of a structure (e.g., bottom critical dimension, middle critical dimension, top critical dimension, sidewall angle, lattice height, etc.), a critical dimension between any two or more structures ( e.g. distance between two structures) and a shift between two or more structures (e.g. overlay shift between overlapping lattice structures etc.). Textures can include three-dimensional textures, patterned textures, overlay textures, and so on.
Wie hierin beschrieben, umfasst der Begriff „Kritische-Abmessungs-Anwendung“ oder „Anwendung der Messung der kritischen Abmessung“ jede Messung der kritischen Abmessung.As described herein, the term "critical dimension application" or "critical dimension measurement application" encompasses any critical dimension measurement.
Wie hierin beschrieben, umfasst der Begriff „Metrologiesystem“ jedes System, das zumindest teilweise verwendet wird, um eine Probe in einem beliebigen Aspekt zu charakterisieren, einschließlich Kritischer-Abmessungs-Anwendungen und Anwendungen der Overlaymetrologie. Solche Fachbegriffe schränken jedoch den Umfang des Begriffs „Metrologiesystem“ wie hierin beschrieben nicht ein. Außerdem können die hierin beschriebenen Metrologiesysteme zum Messen von strukturierten Wafern und/oder unstrukturierten Wafern konfiguriert sein. Das Metrologiesystem kann als LED-Inspektionswerkzeug, Kanteninspektionswerkzeug, Rückseiteninspektionswerkzeug, Makroinspektionswerkzeug oder Multimoden-Inspektionswerkzeug (mit Daten von einer oder mehreren Plattformen gleichzeitig) und jedes andere Metrologie- oder Inspektionswerkzeug konfiguriert sein, das von den hier beschriebenen Messtechniken profitiert.As described herein, the term “metrology system” encompasses any system used, at least in part, to characterize a sample in any aspect, including critical dimension applications and overlay metrology applications. However, such terms do not limit the scope of the term “metrology system” as described herein. Additionally, the metrology systems described herein may be configured to measure patterned wafers and/or unpatterned wafers. The metrology system can be configured as an LED inspection tool, edge inspection tool, backside inspection tool, macro inspection tool, or multimode inspection tool (with data from one or more platforms simultaneously), and any other metrology or inspection tool that benefits from the metrology techniques described herein.
Hierin werden verschiedene Ausführungsformen für ein Halbleiterbearbeitungssystem (z. B. ein Inspektionssystem oder ein Lithographiesystem) beschrieben, das zum Bearbeiten einer Probe verwendet werden kann. Der Begriff „Probe“ wird hier verwendet, um sich auf einen Wafer, ein Retikel oder jede andere Probe zu beziehen, die mit im Stand der Technik bekannten Mitteln bearbeitet (z. B. gedruckt oder auf Defekte untersucht) werden kann.Described herein are various embodiments for a semiconductor processing system (e.g., an inspection system or a lithography system) that may be used to process a sample. The term "sample" is used herein to refer to a wafer, reticle, or any other sample that can be processed (e.g., printed or inspected for defects) by means known in the art.
Der Begriff „Wafer“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich im Allgemeinen auf Substrate, die aus einem Halbleiter- oder Nichthalbleitermaterial gebildet sind. Beispiele umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, monokristallines Silizium, Galliumarsenid und Indiumphosphid. Solche Substrate kommen üblicherweise in Halbleiterfertigungsanlagen vor und/oder werden dort verarbeitet. In einigen Fällen kann ein Wafer nur das Substrat (d. h. den bloßen Wafer) umfassen. Alternativ kann ein Wafer eine oder mehrere Schichten unterschiedlicher Materialien umfassen, die auf einem Substrat gebildet sind. Eine oder mehrere auf einem Wafer gebildete Schichten können „strukturiert“ oder „unstrukturiert“ sein. Zum Beispiel kann ein Wafer eine Vielzahl von Dies umfassen, die wiederholbare Mustermerkmale haben.As used herein, the term "wafer" generally refers to substrates formed from a semiconductor or non-semiconductor material. Examples include, but are not limited to, monocrystalline silicon, gallium arsenide, and indium phosphide. Such substrates are commonly found and/or processed in semiconductor manufacturing facilities. In some cases, a wafer may include only the substrate (i.e., the bare wafer). Alternatively, a wafer may include one or more layers of different materials formed on a substrate. One or more layers formed on a wafer may be "patterned" or "unpatterned". For example, a wafer may include a multitude of dies that have repeatable pattern features.
Ein „Retikel“ kann ein Retikel in einem beliebigen Stadium eines Retikel-Herstellungsprozesses oder ein fertiges Retikel sein, das zur Verwendung in einer Halbleiterfertigungsanlage freigegeben werden kann oder nicht. Ein Retikel oder eine „Maske“ wird im Allgemeinen als ein im Wesentlichen transparentes Substrat definiert, auf dem im Wesentlichen undurchsichtige Bereiche gebildet und in einem Muster konfiguriert sind. Das Substrat kann beispielsweise ein Glasmaterial wie amorphes SiO2 umfassen. Ein Retikel kann während eines Belichtungsschritts eines Lithographieprozesses über einem mit Fotolack bedeckten Wafer angeordnet sein, so dass das Muster auf dem Retikel auf den Fotolack übertragen werden kann.A “reticle” can be a reticle at any stage of a reticle manufacturing process or a completed reticle that may or may not be released for use in a semiconductor manufacturing facility. A reticle or "mask" is generally defined as a substantially transparent substrate on which substantially opaque areas are formed and configured in a pattern. For example, the substrate may comprise a glass material such as amorphous SiO 2 . A reticle may be placed over a photoresist covered wafer during an exposure step of a lithography process so that the pattern on the reticle can be transferred to the photoresist.
Eine oder mehrere auf einem Wafer gebildete Schichten können struktuiert oder unstrukturiert sein. Zum Beispiel kann ein Wafer mehrere Dies umfassen, die jeweils wiederholbare Mustermerkmale aufweisen. Die Bildung und Verarbeitung solcher Materialschichten kann letztendlich zu fertigen Bauelementen führen. Auf einem Wafer können viele verschiedene Arten von Bauelementen gebildet werden, und der Begriff Wafer, wie er hier verwendet wird, soll einen Wafer umfassen, auf dem jede beliebige Art von Bauelement, die in der Technik bekannt ist, hergestellt wird.One or more layers formed on a wafer can be patterned or unpatterned. For example, a wafer may include multiple dies, each having repeatable pattern features. The formation and processing of such layers of material can ultimately result in finished devices. Many different types of devices can be formed on a wafer, and as used herein the term wafer is intended to encompass a wafer on which any type of device known in the art is fabricated.
In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen können die beschriebenen Funktionen in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Bei Implementierung in Software können die Funktionen auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder als eine oder mehrere Anweisungen oder Codes übertragen werden. Computerlesbare Medien umfassen sowohl Computerspeichermedien als auch Kommunikationsmedien, einschließlich aller Medien, die die Übertragung eines Computerprogramms von einem Ort zu einem anderen ermöglichen. Ein Speichermedium kann jedes verfügbare Medium sein, auf das von einem Universalrechner oder einem Spezialrechner zugegriffen werden kann. Als Beispiel und nicht einschränkend können solche computerlesbaren Medien RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM oder andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder jedes andere Medium umfassen, das verwendet werden kann, um gewünschte Programmcodemittel in Form von Anweisungen oder Datenstrukturen zu tragen oder zu speichern und auf die von einem Universal- oder Spezialcomputer oder einem Universal- oder Spezialprozessor zugegriffen werden kann. Außerdem wird jede Verbindung richtigerweise als computerlesbares Medium bezeichnet. Wenn die Software beispielsweise von einer Website, einem Server oder einer anderen entfernten Quelle über ein Koaxialkabel, Glasfaserkabel, Twisted Pair, digitale Teilnehmerleitung (DSL) oder drahtlose Technologien wie Infrarot, Funk und Mikrowelle übertragen wird, dann sind Koaxialkabel, Glasfaserkabel, Twisted Pair, DSL oder drahtlose Technologien wie Infrarot, Funk und Mikrowelle in der Definition von Medium enthalten. Disk und Disc, wie hierin verwendet, umfassen Compact Disc (CD), Laserdisc, XRF-Disc, Digital Versatile Disc (DVD), Floppy Disk und Blu-ray-Disc, wobei Disks Daten normalerweise magnetisch reproduzieren, während Discs Daten optisch mit Laser reproduzieren. Kombinationen des oben genannten sollten ebenfalls in den Bedeutungsumfang computerlesbarer Medien aufgenommen sein.In one or more example embodiments, the described functions may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. When implemented in software, the functions may be stored on or stored on a computer-readable medium one or more instructions or codes are transmitted. Computer-readable media includes both computer storage media and communications media, including any media that enables the transfer of a computer program from one place to another. A storage medium can be any available medium that can be accessed by a general purpose or special purpose computer. By way of example and not limitation, such computer-readable media may include RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, or other optical disk storage, magnetic disk storage, or other magnetic storage device, or any other medium that can be used to carry desired program code means in the form of instructions or data structures or to be stored and accessed by a general purpose or special purpose computer or processor. Also, any compound is properly referred to as a computer-readable medium. For example, if the Software is transmitted from a website, server, or other remote source over coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair, digital subscriber line (DSL), or wireless technologies such as infrared, radio, and microwave, then coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair, DSL or wireless technologies such as infrared, radio and microwave included in the definition of medium. Disc and disc as used herein include compact disc (CD), laser disc, XRF disc, digital versatile disc (DVD), floppy disc and Blu-ray disc, where discs typically reproduce data magnetically while discs reproduce data optically with laser reproduce. Combinations of the above should also be included within the scope of computer-readable media.
Obwohl oben bestimmte spezifische Ausführungsformen zum Zwecke der Unterrichtung beschrieben wurden, haben die Lehren dieses Patentdokuments allgemeine Anwendbarkeit und sind nicht auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Dementsprechend können verschiedene Modifikationen, Anpassungen und Kombinationen verschiedener Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen praktiziert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen dargelegt ist.Although certain specific embodiments have been described above for instructional purposes, the teachings of this patent document have general applicability and are not limited to the specific embodiments described above. Accordingly, various modifications, adaptations, and combinations of various features of the described embodiments can be practiced without departing from the scope of the invention as set forth in the claims.
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